211service.com
Nano gąbka do wycieków oleju
Cienkie membrany wykonane z sieci nanodrutów mogą stać się obiecującym narzędziem do usuwania wycieków ropy i usuwania toksycznych zanieczyszczeń z wód gruntowych. Po zanurzeniu w mieszaninie wody i oleju membrana o grubości 50 mikrometrów wchłania olej, pęczniejąc do 20-krotnie większej wagi.
Zazwyczaj wycieki ropy są usuwane przy użyciu tej samej podstawowej technologii, która była używana 20 lat temu. Obejmuje to używanie materiałów chłonnych do usuwania śladów oleju. Sorbenty naturalne, takie jak siano i celuloza, mogą wchłaniać w oleju od 3 do 15 razy więcej niż ważą, podczas gdy sorbenty na bazie polimerów syntetycznych mogą wchłonąć nawet 70 razy więcej niż ważą. Ale te materiały mają również tendencję do wchłaniania wody.
Nowa membrana pochłania olej i rozpuszczalniki oraz jest superhydrofobowa, co oznacza, że silnie odpycha wodę. Jeśli włożysz go do wody na miesiąc i wyjmiesz, nadal będzie suchy, mówi Francesco Stellacci , profesor inżynierii materiałowej MIT, który kierował pracami, opublikowany w Internecie w Natura Nanotechnologia . Stellaci mówi, że materiał nie powinien być zbyt drogi do wyprodukowania w dużych ilościach i może być łatwo wielokrotnie używany, chociaż naukowcy nie zmierzyli jeszcze, ile razy.
Michael Rubner , profesor materiałoznawstwa i inżynierii MIT, który nie był zaangażowany w projekt, mówi, że jej najbardziej charakterystyczną cechą jest możliwość ponownego użycia membrany. Inne struktury hydrofobowe są zazwyczaj wykonane z materiałów organicznych. Nieorganiczne nanodruty mogą wytrzymać temperatury do 600 stopni Celsjusza, w których materiały organiczne uległyby degradacji. Jeśli membrana zabrudzi się olejem lub będziesz musiał usunąć olej, … [możesz] w zasadzie go ugotować, wyczyścić i, w zasadzie, używać go w kółko, mówi Rubner.
Membrana jest matą z nanodrutów tlenku potasu i manganu, każdy o szerokości około 20 nanometrów. Stellacci i jego koledzy montują maty w sposób podobny do tego, w jaki wytwarza się papier: robią zawiesinę nanodrutów i suszą ją na podłożu. Zrobili membrany, które mają 27 centymetrów z każdej strony, ale Stellacci mówi, że można je wykonać w większych matach.
Dwie ważne cechy nadają membranie wyjątkowe właściwości pochłaniające olej i wodę. Po pierwsze, siatka nanodrutowa ma małe pory o średniej szerokości 10 nanometrów, zdolne do odprowadzania wody i innych cieczy do wnętrza membrany. Aby utrzymać wodę z dala, naukowcy powlekają membranę wodoodpornym silikonem. Rezultat: woda spływa z powierzchni membrany, podczas gdy olej szybko przemieszcza się w górę porów. Stellacci i jego koledzy przetestowali membranę z mieszaninami różnych rozpuszczalników organicznych i olejów, w tym oleju silnikowego, benzyny i toluenu.
Naukowcy odkryli również, że membrana może oddzielać prawie identyczne rozpuszczalniki; po zanurzeniu w mieszaninie benzenu i toluenu membrana absorbuje tylko toluen. To całkiem zdumiewające, ponieważ są to całkiem podobne molekuły, mówi Joerg Lahann , profesor inżynierii chemicznej na Uniwersytecie Michigan. Ta właściwość może otworzyć inne zastosowania, takie jak oczyszczanie lub oddzielanie chemikaliów i rozpuszczalników.
Naukowcy mają nadzieję, że nanomembrana może zmniejszyć ilość odpadów i obniżyć koszty usuwania wycieków ropy z łodzi i przemysłu naftowego. Ale Doug Helton, naukowiec z National Oceanic and Atmospheric Administration, mówi, że może być za wcześnie, aby stwierdzić, czy nanomembrana może być praktyczna w usuwaniu dużych wycieków ropy. Mówi, że technika ogrzewania potrzebna do oczyszczenia membrany może okazać się dość uciążliwym procesem.
Ponadto zdolność wchłaniania oleju przez membranę może się zmniejszyć przy prawdziwym rozlaniu. Wycieki ropy są dość brudne, mówi Helton. Może być dużo gruzu. Może to zmniejszyć wydajność sorbentu. Na razie Helton uważa, że membrana może być dobra do usuwania zanieczyszczeń z wody w fabrykach lub usuwania mniejszych wycieków oleju – w garażach i warsztatach mechanicznych.