Нафта і вода намагаються уникати суспільства один одного, але якщо докласти достатню кількість зусиль для їх змішування (дисперговані одну в іншій), то їх зворотне поділ стає практично неможливим (фракційна перегонка далеко не завжди є підходящим варіантом).
На щастя, в Мічиганському університеті (США) розроблений фільтр, який здатний дуже чисто розділити дві субстанції: вода проходить наскрізь, залишаючи нафту позаду. Подібні пристрої напевно стануть в нагоді при ліквідації наслідків нафтових розливів, та й просто для очищення води, що нагнітається насосами (наприклад, для поливання рослин).
Як повідомляється в журналі Nature Communications. новий фільтр видаляє не менше 99,99% нафтової фракції з водонефтяной суміші.
Зверху - фільтр на основі пористої сталевий пластини, внизу - на основі поліестеру; обробка PEGDA і POSS однакова для обох. Зліва - пофарбована вода протекла; праворуч - нафта зібралася в краплю. (Фото A. Kota et al. / Nature Communications.)
Так, нафта і вода не змішуються один з одним, але варто додати трохи відповідних поверхнево-активних речовин, як ситуація в корені зміниться, і розділити утворився колоїдний розчин на окремі фракції буде дуже непросто.
Один з можливих (і практично застосовуваних) способів поділу таких сумішей полягає в використанні фільтруючих мембран, покритих водовідштовхувальними речовинами - наприклад, тефлоном. Здавалося б, нафта добре змочує такі мембрани, а тому повинна безперешкодно протікати крізь фільтр, в той час як вода просто зобов'язана збиратися у великі краплі, залишившись на місці. Але практика показує, що метод має безліч недоліків. Так, оскільки вода важче нафти, останню потрібно постійно продавлювати крізь товщу першої, що, крім витрати енергії, призводить до частих засмічення.
Створюючи свій фільтр, Мічігані вчені пішли від зворотного: нехай вода протікає, а нафта залишається. Такий фільтр буде працювати сам по собі, просто за рахунок гравітації. Для цього основа фільтра, в якості якої може виступати проста фільтрувальна папір або поліестерова тканина, поринала в розчин, що містить POSS (флюородеціл-похідне поліедральних олігомерного сілсесквіоксана) і PEGDA (поліетіленглікольдіакрілат). Після цього мембрана дотримувалися під УФ-світлом для полімеризації водорозчинного акрилату. Через хвилину затверділа мембрана була готова до використання.
При приміщенні на такий фільтр водонефтяной суміші PEGDA взаємодіє з водою, утворюючи навколо себе гідрадну оболонку, що призводить до зростання гідрофільності матеріалу мембрани до абсолютного максимуму. Решта вода з легкістю проходить крізь фільтр, залишаючи після себе нафтові краплі.
Підготовлено за матеріалами ScienceNews.