Абсорбент нітридом бору проти забруднення нафтою - фізика; Більше - FAZ
Чиста вода - надзвичайно цінний товар. Тому завжди слід очищати його від бруду та забруднювачів. Загальні домішки з приватних домогосподарств та сільського господарства можна видалити на очисних спорудах. Однак, промислові стічні води з паперових, текстильних або шкіряних фабрик, наприклад, часто доводиться попередньо очищати, оскільки вони містять такі речовини, як олії, барвники та органічні розчинники.
Зараз австралійські та французькі хіміки розробили новий абсорбент на основі нітриду бору, який надзвичайно ефективно пов'язує ці забруднюючі речовини і таким чином виводить їх з води. Цю просту сполуку бору та азоту зазвичай використовують як абразив, оскільки це найтвердіший відомий матеріал після алмазу. Однак, використовуючи спеціальний виробничий процес, дослідники, що працюють з Weiwei Lei, надали нітриду бору губчасту структуру. У такому вигляді матеріал є досить абсорбуючим і може поглинати масло або барвники у великих кількостях.
Тверде тіло отримує дірки
Дослідники використовують дві сировини триоксид бору та гідрохлорид гуанідину для отримання пористого нітриду бору. Суміш нагрівають до 1100 градусів Цельсія протягом двох годин, поки не утвориться пухнастий білий порошок. Нітрид бору має подібну структуру з графеном, тобто складається з окремих тонких шарів, в яких атоми утворюють стільниковий малюнок. Три таких шари укладаються один на одного. Речовина також пронизується багатьма порами. Вони виникають під час виробництва через високі температури, спричинені дрібними бульбашками газів, такими як азот або аміак.
Губка, що переробляється
Пористий нітрид бору показав свої особливі здатності поглинати, коли дослідники поєднували його із забрудненою нафтою водою. Спочатку біла речовина швидко потемніло завдяки поглиненій олії. Вже через дві хвилини вся олія була поглинена (“Nature Communications”, doi: 10.1038/ncomms2818). Звичайні органічні розчинники, такі як толуол або етиленгліколь, також поглинають нітрид бору. Оскільки абсорбент плаває на поверхні води у вигляді пластівців, його можна легко відокремити, а потім відновити. Наприклад, зв'язане масло можна промити розчинниками. Нітрид бору також можна нагріти до 600 градусів. Тоді нафта та органічні забруднювачі згорають, а пористий нітрид бору залишається незмінним.
Незвичайна ємність для зберігання
Порівняно із звичайними абсорбентами, такими як активоване вугілля, пористий нітрид бору має високу ємність зберігання і може поглинати в органічних розчинниках або олії більше ніж у 30 разів більше власної ваги. Такі комерційні барвники, як червоний конго або метиленовий синій, які забруднюють стічні води текстильних фабрик, також виловлюють пористий нітрид бору з води. Будь то нафта, розчинник або барвник - поглинені молекули утримуються в численних порах нітриду бору і зв’язуються на поверхні пластівців. Тільки з нафтою є ще один ефект, який сприяє поглинанню: молекули нафти також зберігаються між окремими атомними шарами нітриду бору. Це збільшує відстань між шарами та матеріалом, що набухає, що можна побачити на рентгенограмі.