211service.com
Nano svamp til oliespild
En tynd membran lavet af et net af nanotråde kan blive et lovende værktøj til at rense olieudslip og fjerne giftige forurenende stoffer fra grundvandet. Når den dyppes i en blanding af vand og olie, absorberer den 50 mikrometer tykke membran olien og svulmer op til 20 gange dens vægt.
Typisk bliver olieudslip renset op med den samme grundlæggende teknologi, som blev brugt for 20 år siden. Dette omfatter brug af absorberende materialer til at opsuge spor af olie. Naturlige sorbenter som hø og cellulose kan opsuge mellem 3 og 15 gange deres vægt i olie, mens syntetiske polymerbaserede sorbenter kan absorbere op til 70 gange deres vægt. Men disse materialer har en tendens til også at absorbere vand.
Den nye membran absorberer olie og opløsningsmidler og er superhydrofob, hvilket betyder, at den kraftigt afviser vand. Hvis du skulle putte det i vand i en måned og tage det ud, ville det stadig være tørt, siger du Francesco Stellacci , MIT Materials videnskab og ingeniørprofessor, der ledede arbejdet, offentliggjort online i Natur nanoteknologi . Stellaci siger, at materialet ikke bør være for dyrt at lave i store mængder og nemt kan genbruges mange gange, selvom forskerne endnu ikke har målt hvor mange gange.
Michael Rubner , en MIT-materialevidenskabs- og ingeniørprofessor, som ikke var involveret i projektet, siger, at membranens genanvendelighed er dens mest karakteristiske træk. Andre hydrofobe strukturer er typisk blevet lavet af organiske materialer. De uorganiske nanotråde kan klare temperaturer op til 600 grader Celsius, hvor organiske materialer ville nedbrydes. Hvis membranen bliver snavset med olie, eller du er nødt til at fjerne olien, … kan [du] som udgangspunkt koge den og rense den og i princippet bruge den igen og igen, siger Rubner.
Membranen er en måtte af kaliummanganoxid-nanotråde, hver omkring 20 nanometer bred. Stellacci og hans kolleger samler måtterne ved at bruge en metode, der ligner en, der bruges til at fremstille papir: De laver en suspension af nanotråde og tørrer den på et underlag. De har lavet membraner, der er 27 centimeter på hver side, men Stellacci siger, at de kunne laves i større måtter.
To vigtige egenskaber giver membranen dens exceptionelle olieabsorberende og vandafvisende egenskaber. For det første har nanotrådsnettet små porer - 10 nanometer brede i gennemsnit, der er i stand til at suge vand og andre væsker op i membranen. For at holde vand væk, belægger forskere membranen med vandafvisende silikone. Resultatet: Vand ruller af overfladen af membranen, mens olien bevæger sig hurtigt op i porerne. Stellacci og hans kolleger testede membranen med blandinger af forskellige organiske opløsningsmidler og olier, herunder motorolie, benzin og toluen.
Forskerne fandt også ud af, at membranen kan adskille næsten identiske opløsningsmidler; når den dyppes i en blanding af benzen og toluen, absorberer membranen kun toluenen. Det er ret fantastisk, for de er ret ens molekyler, siger Jørgen Lahann , en kemiingeniørprofessor ved University of Michigan. Denne egenskab kan åbne op for andre anvendelser, såsom rensning eller adskillelse af kemikalier og opløsningsmidler.
Forskere håber, at nanomembranen kan reducere spild og sænke omkostningerne ved at rense oliespild fra både og i olieindustrien. Men Doug Helton, en videnskabsmand ved National Oceanic and Atmospheric Administration, siger, at det måske er for tidligt at sige, om nanomembranen kan være praktisk til at rydde op i store olieudslip. Opvarmningsteknikken, der er nødvendig for at rense membranen, kan vise sig at være en ret besværlig proces, siger han.
Derudover kan membranens olieopsugende kapacitet formindskes ved et reelt spild. Olieudslip er ret rodet, siger Helton. Der kan være meget affald. Det kan reducere effektiviteten af sorbenten. Indtil videre mener Helton, at membranen kunne være god til at fjerne vandforurenende stoffer på fabrikker eller rydde op i mindre olieudslip – i garager og maskinværksteder.