Russiske forskere udvikler et smart sorbent til vandrensning

Forskere fra South Ural State University er engageret i oprettelsen af ​​et multifunktionelt kulstofsorbent. Materialet vil være i stand til at optage både flere typer af skadelige stoffer, der produceres i industriel produktion og selektivt absorbere enkelte organiske stoffer. Den originale sorbent kan målrettes mod de mest farlige forurenende stoffer, hvis absorption vil være en prioritet for det. Om dette emne, en videnskabelig artikel blev offentliggjort i tidsskriftet Ildfaste materialer og industriel keramik .

Forskere har allerede patenteret et kuldsorbent med selektiv virkning i forhold til phenol - et organisk stof, der har en toksisk virkning på miljøet og menneskers sundhed. Phenol tilhører den anden fareklasse, let trænge ind i kroppen gennem huden og lungerne, negativ indvirkning på nerve- og kardiovaskulærsystemets funktion. Den væsentlige opgave, som forskere sætter sig, er at udvikle materialer, der, i maksimale mængder, "absorbere" specifikke typer af giftige urenheder, der kommer ind i miljøet.

"Vi beskæftiger os med kuldsorbenter. Ifølge moderne begreber, den porøse struktur er ansvarlig for deres adsorption, dvs. makroporer og mikroporer af materialet. Hvis porestørrelserne er relativt lig størrelsen af ​​molekylerne, materialet vil opnå gode sorberende egenskaber. Med andre ord, molekyler af et skadeligt stof vil trænge ind i sorbentets struktur og forblive i det. Imidlertid, nøgleproblemet er, at molekyler af forskellige stoffer af en lignende størrelse sorberes i det ene tilfælde og ikke i det andet. Ud over, hvis der i et kulstofmateriale er to porer af samme størrelse, så i en af ​​adsorptionerne af et eller andet stof kan forekomme, men i den anden, adsorption observeres ikke. Dette er den største modsætning til den nuværende teori, "siger Alexander Soldatov, kandidat for tekniske videnskaber, adjunkt i livssikkerhed ved Polytechnic Institute of SUSU.

Forskere går ud fra den antagelse, at den porøse struktur bestemt påvirker adsorption, men den kemiske struktur af dens overflade betragter det mest signifikante bidrag til adsorptionskapaciteten af ​​et kulstofsorbent. Afhængigt af strukturen af ​​kulstofmaterialet, det vil udvise sorberende egenskaber i forhold til en bestemt klasse af organiske forbindelser i bredere eller mindre omfang.

I denne henseende det videnskabelige team undersøger forskellige sorbenter, evaluering af deres sorberende egenskaber, og derefter kemisk modificere materialets overfladestruktur. Næste, der udføres en test af sorbenten, hvis formål er at kontrollere, om materialets sorptionskapacitet er øget eller ej. Som følger, overfladestrukturen af ​​sorbenten, såvel som dens porøsitet, bestemmer effektiviteten af ​​et sådant materiale, når det interagerer med forurenende stoffer.

Til dato, der er udført forsøg med forskellige skadelige stoffer, herunder phenol, polyfenoler, aldehyder, ketoner, poly, og heteroaromatiske forbindelser, og andre. Undersøgelsen viste, at hver klasse af stoffer absorberes af et sorbent med en forskellig grad af intensitet. I denne forbindelse videnskabsmænd stillede sig selv en anden opgave.

"Under industrielle forhold, en bestemt virksomhed besidder en bestemt (temmelig begrænset) liste over forurenende stoffer. Baseret på dette, vi kan producere sorbenter, der selektivt vil sorbere en bestemt gruppe komponenter. Da kapaciteten af ​​ethvert absorberende materiale er begrænset, prioriteten for os er absorptionen af ​​de mest miljøfarlige stoffer. Hvis sorbenten hovedsagelig absorberer nogle stoffer og udelukker andre, vi vil være i stand til at rense mere effektivt, for eksempel, vand fra de mest skadelige urenheder. Med andre ord, vi vil være i stand til at regulere selektiviteten af ​​sorbenter, generere dem til absorption af specifikke grupper af stoffer "på bestilling", sagde Alexander Soldatov.

Sorptionsprocesser bruges ikke kun til at løse miljøproblemer, men også i industriel produktion. Derfor, resultaterne af undersøgelsen af ​​kulstofsorbenter kan finde anvendelse både til at sikre miljøet og i produktionen af ​​forskellige militære og civile produkter. Det er kendt, at kulstofbinding besidder enestående styrke, og kulstofmaterialer med samme styrke er meget lettere end de fleste metaller. Ud over, kulfiber forstærker og styrker mange kompositmaterialer. En anden mulig anvendelse repræsenterer skabelsen af ​​nye lithiumsulfidbatterier, som vil være 20-30 % mere effektive end dem, der bruges i øjeblikket.