Una membrana no es más que una interfaz discreta y delgada que regula la permeación de especies químicas en contacto con ella. Esta interfaz puede ser molecularmente homogénea, es decir, completamente uniforme en composición y estructura, o puede ser químicamente o físicamente heterogénea, por ejemplo, contener orificios o poros de dimensiones finitas.

Un filtro normal cumple con esta definición de membrana, pero, por convención, el término membrana suele limitarse a estructuras que permiten la permeación de especies disueltas o coloidales, mientras que el término filtro se utiliza para designar estructuras que separan suspensiones de partículas.

La propiedad clave que se explota es la capacidad de una membrana para controlar la permeación de una especie química en contacto con ella. En aplicaciones de empaque, el objetivo suele ser evitar la permeación por completo. En aplicaciones de administración controlada de medicamentos, el objetivo es moderar la tasa de permeación de un medicamento desde un depósito hacia el cuerpo. En aplicaciones de separación, el objetivo es permitir que un componente de una mezcla permee libremente a través de la membrana, mientras se dificulta la permeación de otros componentes.

TIPOS DE MEMBRANAS:

Membranas micro-porosas isotrópicas:

Una membrana micro-porosa es muy similar en su estructura y función a un filtro convencional. Tiene una estructura rígida y altamente porosa con poros interconectados distribuidos aleatoriamente. Sin embargo, estos poros difieren de los de un filtro convencional al ser extremadamente pequeños, del orden de 0.01–10 μm de diámetro.

Membranas densas no porosas:

Consisten en una película densa a través de la cual los permeantes son transportados por difusión bajo el impulso de un gradiente de presión, concentración o potencial eléctrico.

Membranas con carga eléctrica:

Las membranas con carga eléctrica pueden ser densas o micro-porosas, pero más comúnmente son micro-porosas, con las paredes de los poros portando iones cargados positiva o negativamente fijos.

Membranas asimétricas:

Este tipo de membranas consiste en una capa superficial extremadamente delgada soportada en una subestructura porosa y densa mucho más gruesa. La capa superficial y su subestructura pueden formarse en una sola operación o formarse por separado.

Membranas cerámicas, metálicas y líquidas:

Esta es una clase especial de membranas micro-porosas que se utilizan en aplicaciones de ultrafiltración y microfiltración, para las cuales se requiere resistencia al solvente y estabilidad térmica. Las membranas metálicas densas, particularmente las membranas de paladio, están siendo consideradas para la separación de hidrógeno de mezclas de gases, y se están desarrollando películas líquidas soportadas o emulsionadas para procesos de transporte acoplados y facilitados.

MÉTODOS DE PREPARACIÓN

Existen varios métodos de preparación de membranas, uno de los más utilizados para membranas simétricas es moldeo por solución (casting) en donde una cuchilla o barra rasadora es utilizada para esparcir una película pareja de una solución de polímero apropiada a través de la superficie de una placa. La cuchilla rasadora consiste en una hoja de acero, apoyada en dos guías, dispuestas para formar un espacio preciso entre la hoja y la placa sobre la cual se vierte la película. Después de que se haya realizado la fundición, se deja reposar y el solvente se evapora para dejar una película de polímero uniforme.

Muchos polímeros, incluyendo polietileno, polipropileno y poliamidas, no se disuelven en solventes de fundición adecuados. En el laboratorio, las membranas pueden fabricarse a partir de tales polímeros mediante prensado en caliente, en el cual el polímero es comprimido a alta presión entre dos placas calentadas. Se aplica una presión de 8–15 MPa (1000–2000 psi) durante 0.5–5 minutos, a una temperatura de placa justo por encima del punto de fusión del polímero. La formación por fusión se utiliza comúnmente para fabricar películas densas para aplicaciones de envasado, ya sea mediante extrusión como una lámina desde una matriz o como película soplada.

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Ref: Encyclopedia of Polymer Science and Technology; Membrane Technology