Москва, 30 мая - ИА Neftegaz.RU. Ученые разработали умную губку, с помощью которой можно будет быстро и дешево убирать разливы нефти и других маслянистых веществ.
Об этом говорится в опубликованной 27 мая 2020 г. статье в журнале Industrial Engineering and Chemical Research.
Авторы: В. Дравид - профессор материаловедения и инженерии им. Абрахама Харриса в Школе Маккормика в Северо-Западном университете США и В. Нандвана, старший научный сотрудник лаборатории В. Дравида.
Разливы нефти крайне губительно сказываются на экосистемах.
Нефть, попавшая в море, убивает не только обитателей глубин, но и птиц, растения на побережье.
Ликвидация аварийных разливов нефти (ЛАРН) дорога и трудоемка.
Есть технологии механического сбора нефти, термические и другие.
В процессе ЛАРН, к примеру, используются химические диспергаторы для расщепления масла на очень маленькие капли, а также обезжиривание маслянистых веществ и поглощение их дорогостоящими, не пригодными для повторного использования сорбентами.
Бравый Vinayak Dravid утверждает:
- такая губка может устранить ЛАРН более экономичным, эффективным и экологичным способом, чем любая из нынешних технологий.
- у каждой технологии ЛАРН есть свои недостатки, и ни одна из них не является устойчивым решением: сжигание увеличивает выбросы углерода; диспергаторы ужасно вредны для морской фауны; скиммеры не работают в бурных водах или с нефтяной пленкой; сорбенты не только дороги, но и производят огромное количество физических отходов - аналогично проблеме свалок.
Нанопористая 3 - мерная структура нанокомпозита связывается с молекулами маслянистого вещества, улавливая и храня их до тех пор, пока оно не будет выдавлено.
Магнитные наноструктуры позволяют моделируемым и удаленным способом контролировать движение в присутствии внешнего магнитного поля и десорбировать адсорбированные компоненты.
Нанокомпозитную суспензию ОМ (олеофобный гидрофобный магнит) можно использовать для нанесения покрытия на любую дешевую коммерчески доступную губку.
Нанесите тонкий слой суспензии на губку, выдавите излишки и дайте им высохнуть.
Губка быстро и легко превращается в умную губку (или «губку ОМ») с селективным отношением к нефти.
Ученые проверили губку ОМ со многими различными типами сырой нефти различной плотности и вязкости.
Губка ОМ стабильно впитывает до 30 раз больше своего веса в масле, оставляя воду позади.
Чтобы имитировать естественные волны, исследователи поместили губку ОМ на шейкер, погруженный в воду.
После выжимания губки в ней остается менее 1% впитанной нефти.
Губка ОМ показала эффективность в разнообразных и экстремальных водных условиях, которые имели разные уровни pH и солености.
Такие умные губки будут также отличным средством для восстановления окружающей среды путем избирательного удаления и рекуперации загрязняющих веществ, присутствующих в воде, почве и воздухе, таких как избыточные питательные вещества, тяжелые металлы и другие.
Наноструктурное покрытие может быть приспособлено для избирательной адсорбции (и последующей десорбции) этих загрязнителей.
Команда также работает над другим классом губки ОМ, которая может избирательно поглощать (а затем восстанавливать) избыточные растворенные питательные вещества, такие как фосфаты, загрязняющие сельхоз угодья.
Основная задача ученых - разработать и внедрить в коммерческую эксплуатацию технологию ОМ для очистки окружающей среды.
Для этого нужно перейти на промышленный выпуск губок ОМ.
О подобной технологии нефтепоглощающих губок еще в 2011 г. сообщали исследователи из Университета Райса.
Губки были сделаны из углеродных нанотрубок с наличием бора.
Они эластичные, сжимаемые, гибкие, легкие, не поглощают воду и поглощали нефть.
Когда губка помещается на поверхность воды, она плавает по поверхности, пока не наткнется на нефть.
Губки так же могли направляться магнитами, обеспечивая простой способ сбора губок после того, как они впитали масло.
Но проблема промышленного внедрения так и не решена.
Это не так просто.
Многие разработки так и не дошли до промышленной эксплуатации.
В 2015 г другие пытливые ученые анонсировали технологию изготовления наногубки, состоящей состоит из гидрофобных углеводородов и гидрофильных наночастиц TiO2 для поглощения или десорбции нефти, которые чувствительны к УФ-излучению.
Углеводород в нано губке может избирательно поглощать нефть из воды, а потом высвобождается в в ответ на УФ-облучение.
Губка из пористого полидиметилсилоксана:
- высвобождает более 98% поглощенной сырой нефти под воздействием ультрафиолетового излучения и пузырьков воздуха;
- может непрерывно использоваться повторно при сохранении высокой абсорбционной способности и эффективности десорбции без загрязнения вторичного воздуха или воды;
- может применяться для разделения нефть-вода, ЛАРН и повторного использования разлитой нефти.
Автор: А. Шевченко, О. Бахтина
