Как разделить воду и нефть с помощью простого фильтра?
Сверху — фильтр на основе пористой стальной пластины, внизу — на основе полиэстера;
обработка PEGDA и POSS одинакова для обоих.
Слева — окрашенная вода протекла; справа — нефть собралась в каплю.
(Фото A. Kota et al. / Nature Communications.)
Нефть и вода стараются избегать общества друг друга, но если приложить достаточное количество усилий для их смешивания (диспергировав одну в другой), то их обратное разделение становится практически невозможным (фракционная перегонка далеко не всегда является подходящим вариантом).
К счастью, в Мичиганском университете (США) разработан фильтр, который способен очень чисто разделить две субстанции: вода проходит насквозь, оставляя нефть позади. Подобные устройства наверняка пригодятся при ликвидации последствий нефтяных разливов, да и просто для очистки воды, нагнетаемой насосами (например, для поливки растений).
Как сообщается в журнале Nature Communications, новый фильтр удаляет не менее 99,99% нефтяной фракции из водонефтяной смеси.
Да, нефть и вода не смешиваются друг с другом, но стоит добавить немного подходящих поверхностно-активных веществ, как ситуация в корне поменяется, и разделить образовавшийся коллоидный раствор на отдельные фракции будет очень непросто.
Один из возможных (и практически применяемых) способов разделения таких смесей заключается в использовании фильтрующих мембран, покрытых водоотталкивающими веществами — к примеру, тефлоном. Казалось бы, нефть хорошо смачивает такие мембраны, а потому должна беспрепятственно протекать сквозь фильтр, в то время как вода просто обязана собираться в крупные капли, оставшись на месте. Но практика показывает, что метод обладает множеством недостатков. Так, поскольку вода тяжелее нефти, последнюю нужно постоянно продавливать сквозь толщу первой, что, помимо расхода энергии, приводит к частым засорам.
Создавая свой фильтр, мичиганские учёные пошли от обратного: пусть вода протекает, а нефть остаётся. Такой фильтр будет работать сам по себе, просто за счёт гравитации. Для этого основа фильтра, в качестве которой может выступать простая фильтровальная бумага или полиэстеровая ткань, погружалась в раствор, содержащий POSS (флюородецил-производное полиэдрального олигомерного силсесквиоксана) и PEGDA (полиэтиленгликольдиакрилат). После этого мембрана выдерживалась под УФ-светом для полимеризации водорастворимого акрилата. Через минуту затвердевшая мембрана была готова к использованию.
При помещении на такой фильтр водонефтяной смеси PEGDA взаимодействует с водой, образуя вокруг себя гидратную оболочку, что приводит к возрастанию гидрофильности материала мембраны до абсолютного максимума. Остальная вода с лёгкостью проходит сквозь фильтр, оставляя после себя нефтяные капли.
Подготовлено по материалам ScienceNews.
Автор: Роман Иванов
Источник: compulenta.ru
