211service.com
Nano kempinė naftos išsiliejimui
Plonos membranos, pagamintos iš nanolaidelių tinklo, gali tapti perspektyvia priemone išvalyti išsiliejusius naftos produktus ir pašalinti toksiškus teršalus iš požeminio vandens. Panardinus į vandens ir aliejaus mišinį, 50 mikrometrų storio membrana sugeria aliejų ir išbrinksta iki 20 kartų didesnio svorio.
Paprastai išsiliejusios naftos išvalomos naudojant tą pačią pagrindinę technologiją, kuri buvo naudojama prieš 20 metų. Tai apima sugeriančių medžiagų naudojimą aliejaus pėdsakams pašalinti. Natūralūs sorbentai, tokie kaip šienas ir celiuliozė, gali sugerti nuo 3 iki 15 kartų daugiau nei jų svoris aliejuje, o sintetiniai polimerų pagrindu pagaminti sorbentai gali sugerti iki 70 kartų didesnį svorį. Tačiau šios medžiagos taip pat linkusios sugerti vandenį.
Naujoji membrana sugeria aliejų ir tirpiklius ir yra superhidrofobinė, o tai reiškia, kad ji stipriai atstumia vandenį. Jei įdėsite jį į vandenį mėnesiui ir išimtumėte, jis vis tiek būtų sausas, sako Francesco Stellacci MIT medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius, vadovavęs darbui, paskelbtas internete Gamtos nanotechnologijos . Stellaci teigia, kad medžiaga neturėtų būti per brangi, kad ją būtų galima pagaminti dideliais kiekiais, ir ją galima lengvai pakartotinai panaudoti daug kartų, nors mokslininkai dar neišmatavo, kiek kartų.
Michaelas Rubneris MIT medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius, nedalyvavęs projekte, teigia, kad membranos pakartotinis panaudojimas yra ryškiausias jos bruožas. Kitos hidrofobinės struktūros paprastai buvo pagamintos iš organinių medžiagų. Neorganiniai nanolaideliai gali atlaikyti iki 600 laipsnių Celsijaus temperatūrą, kur organinės medžiagos suirtų. Jei membrana užsiteršia aliejumi arba turite pašalinti aliejų,… [jūs] iš esmės galite virti, išvalyti ir iš esmės naudoti vėl ir vėl, sako Rubneris.
Membrana yra maždaug 20 nanometrų pločio kalio mangano oksido nanolaidelių kilimėlis. Stellacci ir jo kolegos surenka kilimėlius naudodami metodą, panašų į tą, kuris naudojamas popieriui gaminti: jie pagamina nanolaidelių suspensiją ir išdžiovina ant pagrindo. Jie pagamino membranas, kurių kiekvienoje pusėje yra 27 centimetrai, tačiau Stellacci teigia, kad jas būtų galima pagaminti ir didesniuose kilimėliuose.
Dvi svarbios savybės suteikia membranai išskirtines alyvą sugeriančias ir vandenį atstumiančias savybes. Pirma, nanovielinis tinklelis turi mažytes – vidutiniškai 10 nanometrų pločio – poras, kurios gali sugerti vandenį ir kitus skysčius į membraną. Kad vanduo nepasišalintų, mokslininkai membraną padengia vandeniui atspariu silikonu. Rezultatas: vanduo nurieda nuo membranos paviršiaus, o aliejus greitai keliauja į poras. Stellacci ir jo kolegos išbandė membraną su įvairių organinių tirpiklių ir alyvų, įskaitant variklinę alyvą, benziną ir tolueną, mišiniais.
Tyrėjai taip pat nustatė, kad membrana gali atskirti beveik identiškus tirpiklius; panardinus į benzeno ir tolueno mišinį, membrana sugeria tik tolueną. Tai gana nuostabu, nes jie yra gana panašios molekulės, sako Joergas Lahanas , Mičigano universiteto chemijos inžinerijos profesorius. Ši savybė gali atverti kitus pritaikymus, pavyzdžiui, valyti arba atskirti chemines medžiagas ir tirpiklius.
Tyrėjai tikisi, kad nanomembrana galėtų sumažinti atliekų kiekį ir sumažinti naftos išsiliejimo iš valčių ir naftos pramonės išlaidas. Tačiau Nacionalinės vandenynų ir atmosferos administracijos mokslininkas Dougas Heltonas teigia, kad gali būti per anksti pasakyti, ar nanomembrana gali būti naudinga valant didelius naftos išsiliejimus. Jis sako, kad šildymo technika, reikalinga membranai išvalyti, gali pasirodyti gana sudėtingas procesas.
Be to, tikro išsiliejimo atveju gali sumažėti membranos alyvos sugerties gebėjimas. Naftos išsiliejimas yra gana nepatogus, sako Heltonas. Gali būti daug šiukšlių. Tai gali sumažinti sorbento efektyvumą. Kol kas Heltonas mano, kad membrana galėtų būti tinkama vandens teršalų pašalinimui gamyklose arba mažesniems naftos išsiliejimui – garažuose ir mašinų dirbtuvėse.