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Resumen
El óxido de grafeno (GO) ha sido objeto de numerosos estudios en los últimos años debido al transporte anómalo de agua a través de sus membranas, que consisten en estructuras laminadas en capas de dimensiones micrométricas. El descubrimiento de este fenómeno abrió la posibilidad de utilizar GO en una variedad de aplicaciones relacionadas con procesos que involucran nanofluidos y nanofiltración, así como su potencial integración en métodos de separación en industrias mediante el uso de GO en varios elementos de filtración o sistemas de filtración por membrana. En el modelo actual más aceptado, unas pocas capas de agua llenan capilares bidimensionales (2D) en una estructura interconectada formada por láminas de GO. Estudios recientes han demostrado que altas presiones pueden inducir ligeras modificaciones químicas en GO, principalmente involucrando moléculas de agua adsorbidas. Por razones económicas, es deseable trabajar con altos caudales y membranas lo más delgadas posible. Para lograr principalmente estas condiciones, en este trabajo se fabricaron elementos de filtración basados en GO modificados a alta presión. Varias muestras se caracterizaron mediante espectroscopia FTIR, XRD, SEM, Raman, AFM y UV-Vis. Se obtuvo un dispositivo nanoestructurado capaz de filtrar durante más de 29 horas con estabilidad y eficacia en diferentes soluciones acuosas de colorantes orgánicos y suspensiones de partículas de arcilla hasta el límite de detección de la espectroscopia UV-Vis. Adicionalmente, exhibió una tasa de rechazo de 90% a 100% para cationes trivalentes y divalentes en soluciones salinas. Se presenta un estudio comparativo sobre óxido de grafeno tratado directamente con un metal y un material polimérico a altas presiones. La presencia del metal a altas presiones condujo a una reducción parcial del GO, lo que aumentó su conductividad eléctrica y provocó una modificación significativa de la superficie. Por el contrario, la presencia del polímero ayudó a preservar los grupos funcionales tanto en la superficie como en las capas internas de los dispositivos, lo que, junto con el efecto de la alta presión, resultó en una estructura que permitió un flujo constante de soluciones salinas conteniendo contaminantes orgánicos e inorgánicos.
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