Carbon nanorørsvamp viser forbedret vandrensning

En kulstof nanorør svamp, der er i stand til at opsuge vandforurenende stoffer, såsom gødning, pesticider og lægemidler, mere end tre gange mere effektivt end tidligere indsats er blevet præsenteret i en ny undersøgelse offentliggjort i dag.

Carbon nanorør (CNT) svampe, unikt dopet med svovl, også demonstreret en høj kapacitet til at absorbere olie, potentielt åbne mulighed for at bruge materialet ved arbejdsulykker og olieudslipsoprensninger.

Resultaterne er offentliggjort i dag, 17 januar, i IOP Publishings tidsskrift Nanoteknologi .

CNT'er er hule cylindriske strukturer sammensat af et enkelt ark kulstof. På grund af deres struktur, CNT'er har ekstraordinær termisk, kemiske og mekaniske egenskaber, der har ført til en række anvendelser fra panser til solpaneler.

De er blevet udråbt som fremragende kandidater til spildevandsrensning; imidlertid, der er opstået problemer, når man forsøger at håndtere de fine pulvere og til sidst hente dem op af vandet.

Hovedforfatter af forskningen Luca Camilli, fra universitetet i Roma, sagde:"Det er ret vanskeligt at bruge CNT-pulvere til at fjerne olie, der er spildt i havet. De er svære at håndtere og kan til sidst gå tabt eller spredes i havet, efter at de er frigivet.

"Imidlertid, millimeter- eller centimeterskala CNT'er, som vi har syntetiseret i denne undersøgelse, er meget nemmere at håndtere. De flyder på vandet på grund af deres porøse struktur og, en gang mættet med olie, kan nemt fjernes. Ved blot at presse dem og frigive olien, de kan så genbruges."

I den nye undersøgelse, forskerne, fra universitetet i Roma, Universitetet i Nantes og Universitetet i L'Aquila, bulkede CNT'erne op til den nødvendige størrelse ved at tilsætte svovl under produktionsprocessen - den resulterende svamp havde en gennemsnitlig længde på 20 mm.

Tilsætningen af ​​svovl forårsagede, at der dannedes defekter på overfladen af ​​CNT-svampene, som derefter aktiverede ferrocen, som også blev tilføjet under produktionsprocessen, at deponere jern i små kapsler i kulstofskallerne.

Tilstedeværelsen af ​​jern betød, at svampene kunne styres magnetisk og drives uden nogen direkte kontakt, lette det eksisterende problem med at forsøge at kontrollere CNT'er, når de tilføjes på vandoverfladen.

Forskerne demonstrerede, hvordan de konstruerede CNT-svampe med succes kunne fjerne et giftigt organisk opløsningsmiddel - dichlorbenzen - fra vand, viser, at den kunne optage en masse, der var 3,5 gange højere end tidligere opnået.

CNT-svampene blev også vist at absorbere vegetabilsk olie op til 150 gange dens oprindelige vægt og absorbere motorolie til en lidt højere kapacitet end tidligere rapporteret.

"Svampens forbedrede absorptionsegenskaber skyldes den porøse struktur og den ru overflade af CNT'erne. Olier eller opløsningsmidler kan nemt absorberes i de tomme rum blandt CNT'erne, hvilket gøres lettere af de ru overflader, " fortsatte Camilli.

"Næste fase af vores forskning er at forbedre synteseprocessen, så svampene kan produceres i kommerciel skala. Vi skal også undersøge svampenes toksicitet, før nogen virkelige applikationer kan realiseres."