ИсследованияХимические технологии

Исследование базальтового волокна с гидрогелевым покрытием

В связи с постоянно растущим объемом производства и использования нефтепродуктов, во всем мире учащаются случаи разлива нефти и химических утечек. Загрязнение воды в результате этих аварий привело к серьезным экологическим проблемам.

Система сквозной бизнес-аналитики собирает данные из CRM системы, рекламных площадок и сайта. За секунды строит отчет по 66 бизнес-показателям и позволяет настроить собственные метрики.

Реклама

Помимо утечек, вызванных промышленными маслянистыми соединениями и химикатами, сброс сточных вод, содержащих отработанное растительное масло, также оказывает негативное воздействие на окружающие экосистемы.

Поэтому материалы, которые могут эффективно очищать воду от маслянистых и химических загрязнений, крайне необходимы.
Вдохновившись некоторыми природными видами, такими как лист лотоса или водяная муха, ученые разработали для этих целей сверхгидрофобные и сверхолеофильные губки / аэрогели / сетки, модифицированные наночастицами и полимерами.

Эти композиты также называются «маслоудаляющими» материалами, которые избирательно и эффективно осуществляют абсорбцию или фильтрацию различных масел из воды. Однако проблемы, связанные с высокой стоимостью наночастиц, закупоркой пор и загрязнением вязкими маслянистыми соединениями, ограничивают практическое применение этих материалов.

В качестве альтернативы большое внимание было уделено разработке материалов с сверхгидрофильными характеристиками, а именно «водоудаляющими» свойствами. Одним из уникальных преимуществ таких материалов является то, что при контакте с водой, происходит высокая смачиваемость материала, образуя на поверхности тонкую пленку, а не каплеобразное состояние, и загрязнения на материале могут быть легко очищены (самоочищающиеся материалы). Многие методы были приняты для изготовления супергидрофильных материалов, где применялись различные методики, сочетающие химическую обработку поверхности и создание шероховатой структуры, например такие как осаждение из паровой фазы, травление, гидротермальная обработка и так далее. Среди этих методов поверхностное покрытие имеет больше преимуществ по сравнению с другими, так как процесс не требует длительного времени на химическую реакцию. Кроме того, способ нанесения покрытия может быть применен к полимерным или сборным структурам путем статической или динамической абсорбции без изменения структуры подложек. В качестве более поздней технологии этот процесс не предполагает применения сложного или дорогостоящего оборудования, что обеспечивает возможность увеличения производства материалов.
Что касается материалов подложки, то в основном используются металлические сетки (нержавеющая сталь, медь, никель), но самой большой проблемой этих подложек является высокая стоимость и неустойчивость к химической коррозии. Губка — это дешевый и коммерчески доступный материал с огромным пространством для поглощения и хранения масла, но он требует сложной последующей обработки, так как его необходимо отжать от масла для обеспечения циклической работы.

Аэрогели на основе углерода привлекли в свое время огромное внимание из-за низкой плотности, высокой пористости и большой площади покрытия, но их изготовление с применением углеродных нанотрубок или графена, является дорогостоящим.
Учитывая вышесказанное, ниша материала для подложки с превосходными характеристиками и невысокой стоимостью, остается незанятой.

В исследовании рассказывается о недорогом и доступном способе изготовления сверхгидрофильного базальтового волокна (BF) с модификатором поверхности, полученным из коньяка глюкоманнана (KGM), с целью разработки экологичного и износостойкого композитного материала с высокой устойчивостью.

В ходе исследования были использованы различные методики для изучения морфологии, состояния поверхности и смачиваемости материала. Была изучена применимость разработанного материала для разделения водонефтяной смеси, и был проиллюстрирован механизм, лежащий в основе суперолеофобности материала.

Результаты показали, что KGM, помещенный в щелочную среду, был деацетилирован и приобрел форму гидрогеля с превосходными пленкообразующими характеристиками, что привело к образованию слоя покрытия на ткани BF. Покрытие придало разработанной ткани улучшенные механические характеристики и супергидрофильность в условиях воздействия воздуха. Интересно, что материал, подвергнутый воздействию воды, проявлял стабильную суперолеофобность, что подтверждается чрезвычайно низкой адгезией к маслу и замечательной устойчивостью к коррозионным жидкостям, что дает большие перспективы материалу в сфере фильтрации масляно-водяных смесей.

  • Deng-Liang Cai, Лаборатория экологических наук и технологий, Синьцзянский физико-химический институт, Ведущая лаборатория функциональных материалов и приборов для Особых сред, Китайская академия наук, Урумчи, 830011, Китай
    Центр материаловедения и оптоэлектронных исследований, Университет Китайской академии наук, Пекин, 100049, Китай
  • Peng-Cheng Ma, Лаборатория экологических наук и технологий, Синьцзянский физико-химический институт, Ведущая лаборатория функциональных материалов и приборов для Особых сред, Китайская академия наук, Урумчи, 830011, Китай
    Центр материаловедения и оптоэлектронных исследований, Университет Китайской академии наук, Пекин, 100049, Китай

Страны: Китай

Отрасли: Наука

Back to top button
Close
X