Супергидрофобная губка, разработанная томскими учеными, поможет очищать воду от нефтепродуктов

Томск, 11 мар - ИА Neftegaz.RU. Ученые Томского политехнического университета вместе с французскими коллегами из Университета Лилля разработали новый материал, который эффективно очищает воду от нефтепродуктов.
Об этом сообщила пресс-служба ТПУ 6 марта 2020 г.

В его основе обычная бытовая губка из полиуретана.
Ее ученые сделали супергидрофобной - она отталкивает воду, при этом эффективно сорбирует молекулы нефтепродуктов.
Исследование проводится при поддержке Российского научного фонда.
Его результаты опубликованы в журнале Separation and Purification Technology.

Доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ П. Постников рассказал:

• с развитием методов добычи нефти, особенно когда речь идет о добыче на шельфе, возрастает и риск аварийных разливов;
• все мы знаем, к каким экологическим последствиям привела авария на буровой платформе (МП) в Мексиканском заливе в 2010 г.;
• поэтому одна из актуальнейших научных задач - получение селективных сорбентов, которые из водонефтяной смеси могли бы вытягивать исключительно нефтепродукты и при этом никак не взаимодействовать с водой;
• последний пункт очень важен, потому что при взаимодействии с водой, во-первых, всегда есть риск, что какие-то продукты реакции окажутся в воде и повлияют на экосистему, а во-вторых, при насыщении водой эффективность сорбента снижается;
• нам нужно было найти какой-то очень доступный материал и сделать его гидрофобным, но при этом «притягательным» для нефтепродуктов;
• мы остановились на обычной губке, которую используют для мытья посуды.

Сделать губку водоотталкивающей исследователям помогли специальные органические соединения - соли диазония.

Диазония соли, органические азотсодержащие соединения общей формулы
R-N⁺≡N • X⁻ , Губку помещали в водный раствор с солями диазония и нагревали до 60 ^оС.
При этом образовались активные радикалы, которые, атакуя поверхность губки, сформировали на ней новые органические группы с гидрофобными свойствами, но при этом чувствительным к нефтепродуктам.
Они и выполняют роль сорбентов, избирательно поглощающих молекулы нефтепродуктов.

• 2^я задача - как этот материал потом из воды эффективно удалить;
• мы остановились на магнитном сборе сорбента;
• в структуру губки мы добавили наночастицы железа, полученные по разработанному нами методу и отличающиеся повышенной восприимчивостью к неполярным молекулам;
• на них мы также добавили гидрофобные органические группы;
• в результате у нас получился материал, который практически не взаимодействует с водой, несмотря на то, что это губка.

Нефтепродукты в воде находятся в виде эмульсии, то есть их микроскопические капли распределены в другой жидкости, в данном случае, в воде.
По словам исследователей, на практике такие эмульсии зачастую являются высокостабилизированными.
Это говорит о том, что их сложно разделить на отдельные составляющие.

П. Постников:

• мы протестировали наш материал как с высокостабилизированными, так и низкостабилизированными эмульсиями;
• эксперименты показали, что материал прекрасно работает;
• также мы проверили его эффективность на промышленных маслах, которые могут загрязнять природные водоемы;
• здесь материал также показал свою высокую эффективность;
• в экспериментах мы его использовали как минимум до 5 раз;
• в результате не обнаружилось никакого падения эффективности.

Очевидно, что в научном плане это имеет хорошие перспективы.
Но использование сорбентов требует решения вопросов:

• транспортировки;
• вторичного загрязнения;
• сбора,хранения, утилизации отходов.

Это увеличивает затраты на ЛАРН.

Напомним, что ученые другого университета - ОмГПУ - изучают, каким образом при помощи диэлькометрии и петрофизики можно находить нефть и обнаруживать разливы.



Автор: А. Никитина, О. Бахтина