Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Внешний вид бумаги и вид сбоку.
Микроструктура бумаги при различном увеличении.
Удаление слоя углеводорода с поверхности воды.

Наномембрана соберет разлитую нефть

Ключевые слова:  мембрана, нанопровода, очистка воды

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

05 июня 2008

Любая утечка нефти может обернуться настоящей катастрофой, устранить последствия которой очень непросто. Поэтому в настоящее время возросла потребность в материалах, которые могут эффективно очищать воду от углеводородов. Для сбора нефти и отделения её от воды можно использовать нанопористые мембраны. В идеале, методы получения таких мембран должны быть максимально просты и дешевы, а сами они должны быть экологически безопасны, стабильны и просты в использовании.

Исследователи из США и Японии предложили материал, образованный нанопроводами манганита K2-xMn8O16. Мембраны из этого материала, напоминающие обычную бумагу, имеют трехмерную нанопористую структуру и проявляют супергидрофильные свойства. Однако, если нанопровода покрыть гидрофобными молекулами, мембраны становятся супергидрофобными с контактным углом, превосходящим 170°. Чтобы вернуть материалу супергидрофильные свойства, нужно удалить гидрофобные молекулы, слегка подогрев мембрану.

Нанопровода образуются в результате гидротермального синтеза из K2S2O8, K2SO4 и MnSO4 при 250°С. Полученная суспензия наносится на тефлоновую подложку и высушивается. И всё – наномембрана готова. Бумага имеет иерархическую структуру – она образована волокнами, состоящими из нанопроводов манганита.

Мембрана была обработана паром, получающимся при нагревании полидиметилсилоксана (ПДМС). В результате все волокна оказались покрыты слоем силикона (3 nm), а материал приобрел супергидрофобные свойства. Как показали дополнительные эксперименты, свойства материала в основном определяются особой микроструктурой. При комнатной температуре супергидрофобность не меняется довольно долго (по крайней мере, 3 месяца), а при 390°С мембрана снова становится супергидрофильной за счет удаления силикона.

Мембрана из нанопроводов отлично проявила себя в нелегком деле очистки воды от нефтепродуктов. После помещения в стакан с водой, покрытой слоем углеводорода, происходит полное впитывание последнего. Мембрана может поглотить жидкости в 20 раз больше своего веса. При этом в отличие от других известных материалов новый материал совершенно не впитывает воду. Также, по заверениям авторов работы, материал может справиться не только со слоем углеводорода на поверхности воды, но и с его эмульсиями. А ведь именно эмульсии серьезно затрудняют очистку и вынуждают перерабатывать огромные объемы воды. После использования мембрана может быть разбита на отдельные волокна ультразвуком, а потом собрана обратно после отделения абсорбата.

Работа «Superwetting nanowire membranes for selective absorption» опубликована в журнале Nature Nanotechnology.


Источник: Nature Nanotechnology



Комментарии

Непросто, но со вкусом. Материал, конечно, дороговат будет.

У меня похожий эффект наблюдался на тефлоновой мембране (0.2 мкм) с полипропиленовой волокнистой подложкой.
Да, вроде нет дорогих компонентов.
И если все рециклизуется, то и не так уж накладно выглядит... (По сравнению с тефлоновыми мембранами )
Хотелось бы думать, что могут быть использованы различные типы неорганических волокон, например асбест
Наличие дешёвых компонентов не предполагает дешёвого процесса.

----
Нанопровода образуются в результате гидротермального синтеза из K2S2O8, K2SO4 и MnSO4 при 250°С.
----

Угу. Вода, 250 градусов. На коленке такой реактор не сделаешь. Хотя... при наличии списанных калиберных бронебойных снарядов... вполне можно.
Ну если "на коленке", да со "списанным бронебойным", тогда конечно!
А создать промышленный реактор для этого процесса, думаю не будет больших проблем и капиталозатрат. (Я хотя не инженер, так что поправьте если что...)
The following distinctions and definitions were adopted in previous IUPAC documents (Ref. 1 and 4) :
-- Micropores have widths smaller than 2 nm.
-- Mesopores have widths between 2 and 50 nm.
-- Macropores have widths larger than 50 nm.
Rouquerol, J.; Avnir, D.; Fairbridge, C. W.; Everett, D. H.; Haynes, J. H.; Pernicone, N.; Ramsay, J. D. F.; Sing, K. S. W.; Unger, K. K. Recommendations for the characterization of porous solids. Pure and Applied Chemistry (1994), 66(8), 1739-58.
Слово "нано" там нет.
Нанопористых мембран как и драконов тоже не существует. Хотя вот тут любопытная попытка их классификации: http://en.wi.../Nanoporous
1) Классификация пор прошлого тысячелетия признана неудачной, и совсем даже не из-за "нано", а из-за "микропор", которым рекомендовано быть меньше 2 нм и что вызывает значительную неразбериху у большинства, сталкивающихся с этой классификацией.
2) Три раза употреблено "nm" и не "нано"?
Придется подарить вам безвозмездно (то есть даг'ом) малую безопасную бритву Оккама, смотрите не порежтесь. Неразбериху вызывает компания по переименованию. Заодно могу повторить свое предложение по переименованию ВСЕГО в миллитехнологию (по ГОСТУ размеры на чертежах даны в миллиметрах). Архитектор как и инженер в новом тысячелетии будут называться миллитехнологами, а то со старой классификацией возникает путаница в неокрепших умах.
Кстати может мне в лекциях применить слово "анстро"? А то я по старинке длины волн даю в ангстремах... Дети! Смотрите! Дядя объяснит вам суть "анстро"!
Дети! Смотрите! Дядя объяснит вам суть "анстро"!

Прекрасные философские и педагогические идеи!
Только попробуйте "ангстро", чтобы детей окончательно не затравмировать...
Вах, буковку пропустил, в транслите. По сути возразить значит нечего...
Вах, буковку пропустил, в транслите.
Два раза! (следствие самоцитирования?)

По сути возразить значит нечего...
Нечего! Прекрасные идеи!
Вах, могучая функция copy-paste. Ну дак что же по сути? Или порезали пальчик бритвой Оккама?
Трусов Л. А., 07 июня 2008 16:20 
у нас в моду входит "пико".
ангстро - это какое-то американское веяние?
Вах, могучая функция copy-paste. Ну дак что же по сути? Или порезали пальчик бритвой Оккама?

Три мини-комментария:
1) Вы, дяденька, правда пытаетесь так по-детски "взять на слабо"?

2) Не имею привычки играться ни с реальными, ни с философскими бритвами и избегаю "данайцев" "даг'ы" подносящих...

3) Прекрасные изумительные идеи!
Срочно воплощайте их в жизнь!
у нас в моду входит "пико".

Серьезно?
То есть опять наступает эпоха ядерной физики?

P.S. А "ангстро", это у "дяденьки" "ментальный прорыв"... от бритвы Оккама...
Ну как хотите. Даже малая безопасная бритва Оккама приставку-паразит "нано" отрезает на раз. У меня есть большая модель с электроприводом, но неопытным пользователям я ее не даю. С древним знанием надо обращаться осторожно, тогда люди думали, а не свистели как на ярмарке стараясь продать свою науку подороже.
У меня много идей- можно ввести миллитехнологию или скажем дюймотехнологию построенную на имперских единицах. Ох сколько эффектов и изделий возникает на этих шкалах. Токаря нашего я буду называть миллитехнологом или дюймотехнологом смотря по тому какие размеры я на чертеже поставил.
Исключительные идеи и богатейшая философско-бытовая фантазия!!

Вспомнилось к слову: если бы одно космическое агенство ввело специальности "миллитехнологов" и "дюймотехнологов" и отдельным классом дипломированного миллидюймоконвертора, то многие их дорогостоящие изделия имели бы больший шанс исполнить задуманное...
-----
А создать промышленный реактор для этого процесса, думаю не будет больших проблем и капиталозатрат. (Я хотя не инженер, так что поправьте если что...)
-----

Проблемы будут, и без капиталозатрат не обойтись. Во-первых - масштабирование. Наверняка эксперименты проводились в малом объёме. Значит, нужна серия реакторов разного (постоянно растущего) объёма. Кратность 10 - самое то, но в крайнем случае можно до 15.
Во-вторых - материал. Активный корродирующий агент (персульфат) при высокой температуре и наличии соляного фона, скорее всего сожрёт нержавейку за несколько десятков часов. Эти проблемы мне видно с ходу. По мере отработки процесса вопросов обычно только прибавляется.

------
The following distinctions and definitions were adopted in previous IUPAC documents (Ref. 1 and 4) :
-- Micropores have widths smaller than 2 nm.
-- Mesopores have widths between 2 and 50 nm.
-- Macropores have widths larger than 50 nm.
Rouquerol, J.; Avnir, D.; Fairbridge, C. W.; Everett, D. H.; Haynes, J. H.; Pernicone, N.; Ramsay, J. D. F.; Sing, K. S. W.; Unger, K. K. Recommendations for the characterization of porous solids. Pure and Applied Chemistry (1994), 66(8), 1739-58.
------

Алексей, а это вообще к чему относится?
Это я к тому, что по номенклатуре ИЮПАК "нанопор" не существует, равно как и "наномембран", вернее они существуют исключительно в воображении автора статьи.
Абстрактная зарисовка:
Дон Кихот модификации "нидзя непромокаемый", вооруженный бритвами Оккама, борющийся с наномельницами и нановсем...
просто мне не нравятся надписи на заборе
Немного ошарашенный миролюбивым комментарием, осторожно продолжу беседу (место удобное, тихое: "... и от цезаря далеко, и от вьюги...").

Хорошо, вот я к примеру коллоидный (оригинально полимерный) химик и работаю в данный момент с серебряными частицами. Мне удобно и мило их называть "наночастицы". Они соответствующей размерности (5-100 нм) и главное функциональности! (Каждый нанометр размера (и особенности формы) меняют плазмонный резонанс и, соответственно, цвет).
В случае диоксида кремния и латексов, которыми я до этого занимался, мне не нужно было называть их "наночастицы". Название "микросферы" прекрасно отражало суть от 130 нм до нескольких микрон. (Сделали монодисперсный диоксид кремния поменьше, от 15 нм и сколь угодно выше, ну написали "наночастицы" по размерности...)

А потом, ведь существует изумительная самосборка на нано-уровне. <Самосборка - ужасно злоупотребляемый термин (даже хуже чем "нано"(!)).>
И контроль над процессами и структурой материалов именно на уровне от нескольких нанометров и более (а не собственно атомно-молекулярном) это как раз, на мой взгляд то, что может принести максимально полезный вклад для всех естественных наук!

И с такими мыслями, там, где это хоть как-то уместно, употреблению приставки "нано" - для меня это символ стремления достичь такого понимания и контроля.
Ну вот а теперь представьте, что я много и долго работал с пористыми углеродными материалами. Поскольку работал на американскую компанию, то материалы шли "в стол". Уходя пообещал, что работать в этой области не буду, и слово свое сдержал, корпоративная этика, блин. Это если у вас будут вопросы по публикациям. И мне приятна и мила терминология включающая макро, мезо, и микропоры. Мне, как многим работающим с пористыми материалами людям "открытие" "нанопористых" материалов выглядит компанией по переименованию.
Свойства и микро и мезо и макропор давно и успешно используются. И область их использования будет только расширяться.
Я молчу о том сколько денег и брехни можно сделать переименовав мембраны RO в "наномебраны". А ведь их делали еще при царе Горохе.
Теперь давайте я вам другой пример приведу. Вот простейшая антенна - полуволновый диполь. В зависимости от длины волны ее можно построить длиной в 10 км для сверхдлинных волн, и 2 см для СВЧ. Прикажете изобрести кило, санти, и милли-антеннотехнологию? Ведь принцип - он от размера не зависит. Более того, так вам интересные метаматериалы начинались с именно с СВЧ и сантиметровых элементов.
Дипазон видимого зрения 400-700 нм - давайте введем наноэлектромагнитнотехнологию, идет? И закон Наноламбера-Нанобера.
Самосборка - явление универсальное. Она суть проявление процессов нелинейных и присутствует на всех шкалах. Геологи мне показывали лавовые столбы, суть застывшие ячейки Бенара, в мой рост, и опупенной правильной шестигранной формы со стороной сантиметров в 20.
И там наше знание (да простит меня Пригожин) коровьей какашки не стоит. Не знаем, не умеем, и не можем предсказать простейшего.
Так что нефиг заниматься переименованием. Надо искать новые сущности и вот их и именовать по праву первой ночи. А то мне одна аспирантка (не великого ума однако и слава богу не моя) заявила, что наночастицы гораздо (в тысячи раз) меньше коллоидных. У нее мозг уже поврежден нанологами и похоже необратимо.
Приставками понимание не достигается. Не вижу разницы в этом смысле между кило, мега, пета, микро и нано. Понимание достигается разработкой моделей и теорий. Так меня учили.
Могу понять и даже разделить Вашу личную привязанность.
Но неудачнa эта классификация IUPAC!

Смотрите, два аргумента:
1) Вот чудные определения 50-ых, так спрашивается зачем в 80-ых и 90-ых очередная компания по переименованию и классификации пор была затеяна?? И что, теперь вдруг остановиться развитию, потому что Вы так привыкли? (А уж "первая ночь" алхимикам часто принадлежит, что ж и символы их теперь использовать?? (Красивые они к тому же!))

2) Приставками понимание не достигается, согласен! Приставками достигается ясность! А ясность мысли очень важна!
Вот порадовался, удалось найти статью в свободном доступе, чтобы посмотрели все, кому интересно.
В статье автор честно пытaется использовать классификацию IUPAC, как может старается!
Но проследите, как в середине он не выдерживает и незаметно сбивается на "нанопоры". Потому как, уму не постижимо писать, что "наночастицы" синтезируются в "микропорах"! (Страдает ясность и связанность мыслей!)
И уйдет эта несчастная классификация IUPAC в прошлое однозначно (не из-за нано, а здравого смысла).
И только потому, что при любом переименовании на некоторый период возникает еще большая неразбериха, пока не решаются ее подвинуть.
(И я, заметьте, тоже не "на слово пою", в группе, где я работал более трех лет, мезоматериалами занимались очень плотно! (сам практически совсем не занимался), и там не было никого в восторге от классификации, а многие студенты "плакали и кололись", но учились ее использовать...)

И пару конкретных вопросов по тексту:
А) Про ячейки Бернара (мне их почему-то так привычнее называть, смотрю называют и так, и так...), скажите, что конкретно не понято в геологических формах? Достигнуто упорядочение в метровом масштабе, разумно описываемое любимыми Вами физическими моделями (да, конечно не все 100% ясно, но не на столько же, чтобы почему-то как-то винить в этом... отца неравновесной термодинамики... )

Б) И про нелинейность самосборки хотелось бы услышать поподробнее (есть она и нелинейная, конечно), но классический пример самосборки на водородных связях хотелось бы понять и переосмыслить в свете нелинейности!
(Студентам Вас с удовольствием цитировать буду!)
----
Это я к тому, что по номенклатуре ИЮПАК "нанопор" не существует, равно как и "наномембран", вернее они существуют исключительно в воображении автора статьи.
----
Наномембрана соберет разлитую нефть
----

Вах, слона то я и не заметил.

Но вообще вопросы номенклатуры - это нудно и сильно зависит от "называющего" и области применения.
Например стерильная микрофильтрация (биология) проводится на мембранах 0,22 микрона, которые с трудом тянут на макропоры.

Вопрос залу: бывают ли кристаллические полимеры? (например, полиэтилен)

Ответы: Да Нет

ИЮПАК вообще, на мой взгляд, совсем устарела. Но лучше неё пока ничего нет.
Александр Ринатович,
Про реактор: конечно не бывает совсем без затрат . И только одно размышление, персульфат возможно будет хорошим пассиватором, хотя нержавейка, наверное, все равно не потянет...

Например стерильная микрофильтрация (биология) проводится на мембранах 0,22 микрона, которые с трудом тянут на макропоры.

О том и речь, что принятая на данный момент классификация пор поражает "отрешенностью" от остального мира и крайней нелогичностью.

Вопрос залу: бывают ли кристаллические полимеры? (например, полиэтилен)

Ответ из глубины зала: ДА (хвосты и петли игнорируем!)
---
Ответ из глубины зала: ДА (хвосты и петли игнорируем!)
---

Моя твоя согласный.


Однако правильный ответ был НЕТ. Полимеры бывают ОРИЕНТИРОВАННЫМИ.

В своё время эта фишка в терминологии стоила мне оценки на экзамене. И хотя можно было до икоты доказывать про анизотропию и прочие свойства присущие кристаллическим телам - результат не изменился.
Трусов Л. А., 11 июня 2008 12:08 
довольно странно.
Палии Наталия, 11 июня 2008 13:57 
Наверное, это все-таки дорогой метод сбора нефти, написано ли в статье о его эффективности и стоимости по сравнению с использованием микробиологического способа (применяемого уже лет 20)
Однако правильный ответ был НЕТ. Полимеры бывают ОРИЕНТИРОВАННЫМИ.

Это Вас 99.9% обманули!!
Наталия,
Хорош очень микробиологический метод, но не быстр! А здесь раз и все! А остатки как раз и микробиологическим методом удалять, мило дело. Синергизм!
---
Это Вас 99.9% обманули!!
---

Увы и ах.

По поводу микробов. Они быстро поедают линейные алканы и алкены, но очень неохотно лопают ароматику и разветвлённые углеводороды. Гетероциклы им чаще всего тоже не по зубам. Кроме того, они напрочь расходуют весь растворённый в воде кислород. Поэтому с микробами тоже не всё гладко.

А по стоимости..
Если плюхнете чайную ложку подсолнечного масла в ближайшее озерцо, то увидите как оно разбежится по площади в пару соток. Фильтровать такое количество воды долго, дорого и неинтересно. А суспензию бактериальной культуры распылить - это запросто. Любой иной способ истребления нефти будет дороже.
Так тряпочкой поверхность-то протереть и самое милое дело. А остатки (в колдобинах и загогулинах) бактериями дочистить, и кислород лучше сохранится опять же!
Синергизм!

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Мезопористый оксид церия-циркония
Мезопористый оксид церия-циркония

VIII Международная Конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов»
VIII Международная Конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (http://dfmn.imetran.ru/) пройдет в Москве (ИМЕТ РАН) с 19 по 22 ноября 2019 г. В рамках Конференции пройдет Молодежная школа-конференция.

Более 770 площадок пожелали присоединиться к Всероссийскому химическому диктанту с международным участием 18 мая
Более 770 площадок подали заявки на участие во II Всероссийском химическом диктанте, который в этом году пройдет с международным участием 18 мая в 13:00. Мероприятие организовано Московским государственным университетом имени М.В. Ломоносова, Химическим факультетом МГУ и корпорацией «Российский учебник» при поддержке Ассоциации учителей и преподавателей химии.

Найдены превращающие свет в электричество камни
Ученые обнаружили возникновение электрического тока в неорганических системах, что напоминает первые этапы усваивания энергии Солнца бактериями и растениями в процессе фотосинтеза. Открытое явление протекает в различных минералах и почвах. В отличие от обычного фотосинтеза, в данном случае участвуют только неорганические соединения, которые не имеют отношения к деятельности живых форм.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2019 году
Семенова Анна Александровна
21-24 мая 2019 года в лабораторном корпусе Б пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками ФНМ МГУ.

«Наука открывает огромные просторы для творчества»
Яна Хлюстова, Екатерина Мищенко
Об олимпиадах школьников и начале научного пути в интервью Indicator.Ru рассказала Екатерина Жигилева, студентка второго курса химического факультета МГУ им. Ломоносова.

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
Семенова Анна Александровна
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.