Determinación de la viscosidad de líquidos nanoconfinados

Abstract

La efectividad de los procesos de separación de disoluciones acuosas con membranas de nanofiltración está condicionada por la transferencia de masa dentro de los poros. El proceso, que implica el paso de una disolución acuosa, depende fuertemente de la viscosidad del fluido. Este trabajo se centra principalmente en determinar cómo varía la viscosidad del agua cuando está confinada dentro de nanoporos. El confinamiento de un fluido dentro de un poro del orden de los nanómetros pone de manifiesto una serie de fenómenos que van a incluir en las características de permeación de las membranas. Para poner de manifiesto este hecho se han realizado medidas de permeabilidad de agua a través de una membrana cerámica de nanofiltración a distintas temperaturas. Haciendo uso de los modelos más habituales del flujo de líquidos puros en sistemas porosos, y proponiendo un modelo estructural para la membrana estudiada, se ha cuantificado la variación de la viscosidad con la temperatura. Basándonos en estudios de AFM y otros parámetros obtenidos de la bibliografía, se ha propuesto un modelo para la capa selectiva de esferas rígidas. Los resultados muestran que un modelo con una capa de moléculas de agua adsorbida a la pared del poro (pero que se desliza por la pared con alta viscosidad) reproduce, de forma aceptable, los resultados experimentales. El efecto del cambio de temperatura se traduce en un cambio de la viscosidad de la capa adsorbida, distinto al del agua libre; y que responde una interacción con la pared del poro de tipo Arrhenius.