211service.com
Nano-spons voor gemorste olie
Een dun membraan gemaakt van een web van nanodraden kan een veelbelovend hulpmiddel worden voor het opruimen van olielozingen en het verwijderen van giftige verontreinigingen uit grondwater. Wanneer het wordt ondergedompeld in een mengsel van water en olie, absorbeert het 50 micrometer dikke membraan de olie en zwelt het op tot 20 keer zijn gewicht.
Meestal worden olielozingen opgeruimd met dezelfde basistechnologie die 20 jaar geleden werd gebruikt. Dit omvat het gebruik van absorberende materialen om sporen van olie op te zuigen. Natuurlijke sorptiemiddelen zoals hooi en cellulose kunnen 3 tot 15 keer hun gewicht in olie opnemen, terwijl sorptiemiddelen op basis van synthetische polymeren tot 70 keer hun gewicht kunnen absorberen. Maar deze materialen hebben ook de neiging om water op te nemen.
Het nieuwe membraan absorbeert olie en oplosmiddelen en is superhydrofoob, wat betekent dat het water sterk afstoot. Als je het een maand in water zou doen en het eruit zou halen, zou het nog steeds droog zijn, zegt Francesco Stellacci , de MIT Materials science and engineering professor die het werk leidde, online gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie . Stellaci zegt dat het materiaal niet te duur moet zijn om in grote hoeveelheden te maken en gemakkelijk vele malen opnieuw kan worden gebruikt, hoewel de onderzoekers nog niet hebben gemeten hoe vaak.
Michael Rubner , een MIT-professor materiaalkunde en techniek die niet bij het project betrokken was, zegt dat de herbruikbaarheid van het membraan het meest onderscheidende kenmerk is. Andere hydrofobe structuren zijn typisch gemaakt van organische materialen. De anorganische nanodraden kunnen temperaturen aan tot 600 graden Celsius, waar organische materialen zouden afbreken. Als het membraan vervuild raakt met olie of je moet de olie verwijderen, ... [je] kan het in principe koken en schoonmaken en in principe steeds opnieuw gebruiken, zegt Rubner.
Het membraan is een mat van kaliummangaanoxide nanodraden, elk ongeveer 20 nanometer breed. Stellacci en zijn collega's assembleren de matten volgens een methode die vergelijkbaar is met die van papier: ze maken een suspensie van nanodraden en drogen deze op een substraat. Ze hebben membranen gemaakt van 27 centimeter aan elke kant, maar Stellacci zegt dat ze in grotere matten kunnen worden gemaakt.
Twee belangrijke eigenschappen geven het membraan zijn uitzonderlijke olie-absorberende en waterafstotende eigenschappen. Ten eerste heeft het nanodraadgaas kleine poriën van gemiddeld 10 nanometer breed die in staat zijn om water en andere vloeistoffen naar het membraan te transporteren. Om water weg te houden, bedekken onderzoekers het membraan met waterafstotende siliconen. Het resultaat: water rolt van het oppervlak van het membraan, terwijl olie snel door de poriën stroomt. Stellacci en zijn collega's testten het membraan met mengsels van verschillende organische oplosmiddelen en oliën, waaronder motorolie, benzine en tolueen.
De onderzoekers ontdekten ook dat het membraan bijna identieke oplosmiddelen kan scheiden; wanneer ondergedompeld in een mengsel van benzeen en tolueen, absorbeert het membraan alleen het tolueen. Dat is best verbazingwekkend, want het zijn vrij gelijkaardige moleculen, zegt Joerg Lahann , een professor in de chemische technologie aan de Universiteit van Michigan. Deze eigenschap zou andere toepassingen kunnen openen, zoals het zuiveren of scheiden van chemicaliën en oplosmiddelen.
Onderzoekers hopen dat het nanomembraan afval kan verminderen en de kosten van het opruimen van olievlekken van boten en in de aardolie-industrie kan verlagen. Maar Doug Helton, een wetenschapper bij de National Oceanic and Atmospheric Administration, zegt dat het misschien te vroeg is om te zeggen of het nanomembraan praktisch kan zijn bij het opruimen van grote olielozingen. De verwarmingstechniek die nodig is om het membraan schoon te maken, kan een behoorlijk omslachtig proces blijken te zijn, zegt hij.
Bovendien kan het olie-opzuigende vermogen van het membraan afnemen bij een echte lekkage. Olielozingen zijn behoorlijk rommelig, zegt Helton. Er kan veel puin liggen. Dat zou de efficiëntie van het sorptiemiddel kunnen verminderen. Voor nu denkt Helton dat het membraan goed zou kunnen zijn voor het verwijderen van waterverontreinigingen in fabrieken of het opruimen van kleinere olielozingen - in garages en machinewerkplaatsen.