Fabricación por impresión 3D de una membrana cerámica usando caolín como materia prima (2022)
RESUMEN : El desarrollo de membranas cerámicas porosas a base de caolín viene presentándose como una alternativa para realizar procesos de purificación de agua cruda a través de procesos de microfiltración. Es por esto que en esta investigación se diseñó a través de un CAD, que se parametrizó mediante el software Simplify 3D y finalmente, se conformó una membrana cerámica por la técnica de impresión 3D de tinta directa o extrusión, utilizando dos caolines de naturaleza diferentes combinándolos con maltodextrina que funcionó como fluidificante y formador de poros con variaciones de 2 – 11% en peso de esta última. Las dimensiones de la membrana fueron de 50,8 mm de diámetro y 4,03 mm de espesor. Los patrones DRX de los caolines sin tratar, mostraron la presencia de fases como la caolinita, la halloysita y el cuarzo en mayor proporción. También, se evidenció que la maltodextrina presentaba inicio de degradación a 240 °C. Se estudió la reología de las tintas cerámicas diseñadas a partir de caolín y maltodextrina, evidenciando un multicomportamiento y pseudoplasticidad a través de curvas de flujo. Además, las tintas cerámicas A1, A4, A7, B1, B4 y B7 arrojaron valores de inyectabilidad de 25,65%; 28,96%; 51,36%; 32,01%; 37,58; y 54,95 % respectivamente. Las tintas cerámicas B1, B4 y B7 permitieron concebir membranas sinterizables a 1100°C, donde finalmente, se seleccionó la tinta cerámica B7 como la más ideal. Esta membrana cerámica seleccionada, presentó una porosidad del 35,94 %, un tamaño de poro promedio de 3,57 ± 4,99 µm µm, una resistencia mecánica a la flexión a tres puntos de 19,42 ± 1,88 MPa, una permeabilidad al agua de 278,02 Lh-1m-2bar-1, un porcentaje de retención de sólidos de 97%, una LRV de 0,32 y finalmente un rendimiento de membrana de 121.8 Lh-1m-2 a 0,15 bar. L membrana cerámica, también exhibió un comportamiento ideal en ambientes químicos extremos. La membrana mostró capacidad de limpieza de agua cruda captada, disminuyendo considerablemente los sólidos suspendidos y medianamente los patógenos, generándose en la superficie de la membrana ensuciamiento de tipo torta y/o bloqueo de poros.