Супергидрофобная губка поможет очищать воду от нефтепродуктов

Супергидрофобная губка поможет очищать воду от нефтепродуктов

Ученые Томского политехнического университета вместе с французскими коллегами из Университета Лилля разработали новый материал, который эффективно очищает воду от нефтепродуктов. В его основе бытовая губка из полиуретана

Ученые Томского политехнического университета вместе с
французскими коллегами из Университета Лилля разработали новый
материал, который эффективно очищает воду от нефтепродуктов. В
его основе обычная бытовая губка из полиуретана. Ее ученые
сделали супергидрофобной — она отталкивает воду, при этом
эффективно сорбирует молекулы нефтепродуктов. Результаты
исследования опубликованы в журнале Separation and
Purification Technology
 (IF: 5,107;
Q1). 
Исследование проводится при поддержке
Российского научного фонда (№ 17-73-20066).

«С развитием методов добычи нефти, особенно когда речь идет о
добыче на морском, океанском дне, возрастает и риск разливов. Все
мы знаем, к каким экологическим последствиям привела авария на
буровой платформе в Мексиканском заливе в 2010 году. 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. Поэтому 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», — говорит один из авторов статьи, доцент
Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий
ТПУ Павел Постников.

Сделать губку водоотталкивающей исследователям помогли
специальные органические соединения — соли диазония. Губку
помещали в водный раствор с солями диазония и нагревали до 60
градусов Цельсия. 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.

«Вторая 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», — поясняет ученый.

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.

«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 могу загрязнять
природные водоемы. Здесь материал также показал свою высокую
эффективность», — отмечает Павел
Постников

При этом исследования показали, что предложенный новый материал
может использоваться повторно несколько раз. «В экспериментах мы
его использовали как минимум до пяти раз. В результате не
обнаружилось никакого падения эффективности», — говорит
ученый. 

Пресс-служба Томского политехнического университета

 

Источник: scientificrussia.ru