211service.com
Nanosvamp för oljespill
Ett tunt membran tillverkat av en väv av nanotrådar kan bli ett lovande verktyg för att städa upp oljeutsläpp och ta bort giftiga föroreningar från grundvattnet. När det doppas i en blandning av vatten och olja absorberar det 50 mikrometer tjocka membranet oljan och sväller till 20 gånger dess vikt.
Vanligtvis saneras oljespill med samma grundläggande teknik som användes för 20 år sedan. Detta inkluderar att använda absorberande material för att suga upp spår av olja. Naturliga sorbenter som hö och cellulosa kan suga upp mellan 3 och 15 gånger sin vikt i olja, medan syntetiska polymerbaserade sorbenter kan absorbera upp till 70 gånger sin vikt. Men dessa material tenderar att absorbera vatten också.
Det nya membranet absorberar olja och lösningsmedel och är superhydrofobt, vilket innebär att det kraftigt avvisar vatten. Om man skulle lägga den i vatten i en månad och ta ut den skulle den fortfarande vara torr, säger man Francesco Stellacci , MIT Materials vetenskap och ingenjörsprofessor som ledde arbetet, publicerad online i Naturens nanoteknik . Stellaci säger att materialet inte ska vara för dyrt att tillverka i stora mängder och lätt kan återanvändas många gånger, även om forskarna inte har mätt hur många gånger än.
Michael Rubner , en professor i materialvetenskap och ingenjörsvetenskap från MIT som inte var involverad i projektet, säger att membranets återanvändbarhet är dess mest utmärkande egenskap. Andra hydrofoba strukturer har vanligtvis gjorts av organiska material. De oorganiska nanotrådarna klarar temperaturer upp till 600 grader Celsius, där organiskt material skulle brytas ned. Om membranet blir smutsigt med olja eller du måste ta bort oljan, ... kan du i princip koka den och rensa upp den och i princip använda den om och om igen, säger Rubner.
Membranet är en matta av nanotrådar av kaliummanganoxid, var och en cirka 20 nanometer bred. Stellacci och hans kollegor sätter ihop mattorna med en metod som liknar den som används för att tillverka papper: de gör en suspension av nanotrådar och torkar den på ett substrat. De har gjort membran som är 27 centimeter på varje sida, men Stellacci säger att de skulle kunna göras i större mattor.
Två viktiga egenskaper ger membranet dess exceptionella oljeabsorberande och vattenavvisande egenskaper. För det första har nanotrådsnätet små porer - 10 nanometer breda i genomsnitt som kan suga upp vatten och andra vätskor in i membranet. För att hålla vatten borta täcker forskare membranet med vattenavvisande silikon. Resultatet: vatten rullar av membranets yta samtidigt som oljan snabbt vandrar upp genom porerna. Stellacci och hans kollegor testade membranet med blandningar av olika organiska lösningsmedel och oljor, inklusive motorolja, bensin och toluen.
Forskarna fann också att membranet kan separera nästan identiska lösningsmedel; när det doppas i en blandning av bensen och toluen absorberar membranet endast toluenet. Det är ganska fantastiskt, eftersom de är ganska lika molekyler, säger Joerg Lahann , en kemiteknikprofessor vid University of Michigan. Denna egenskap kan öppna upp för andra applikationer, som att rena eller separera kemikalier och lösningsmedel.
Forskare hoppas att nanomembranet skulle kunna minska avfallet och sänka kostnaderna för att sanera oljeutsläpp från båtar och i petroleumindustrin. Men Doug Helton, en forskare vid National Oceanic and Atmospheric Administration, säger att det kan vara för tidigt att säga om nanomembranet kan vara praktiskt för att städa upp stora oljeutsläpp. Uppvärmningstekniken som behövs för att rengöra membranet kan visa sig vara en ganska betungande process, säger han.
Dessutom kan membranets oljesoppande kapacitet minska vid ett verkligt spill. Oljeutsläpp är ganska rörigt, säger Helton. Det kan finnas mycket skräp. Det kan minska effektiviteten hos sorbenten. För närvarande tror Helton att membranet kan vara bra för att ta bort vattenföroreningar på fabriker eller städa upp mindre oljeutsläpp – i garage och maskinverkstäder.