Credito:South Ural State University
Gli scienziati della South Ural State University sono impegnati nella creazione di un assorbente di carbonio multifunzionale. Il materiale sarà in grado di assorbire sia diversi tipi di sostanze nocive prodotte nella produzione industriale sia assorbire selettivamente singole sostanze organiche. L'assorbente originale può essere mirato agli inquinanti più pericolosi, il cui assorbimento sarà prioritario per esso. Su questo argomento, un articolo scientifico è stato pubblicato sulla rivista Refrattari e Ceramiche Industriali .
Gli scienziati hanno già brevettato un assorbente di carbonio ad azione selettiva in relazione al fenolo, una sostanza organica che ha un effetto tossico sull'ambiente e sulla salute umana. Il fenolo appartiene alla seconda classe di pericolo, penetrare facilmente nel corpo attraverso la pelle e i polmoni, influenzando negativamente il funzionamento dei sistemi nervoso e cardiovascolare. Il compito essenziale che gli scienziati si prefiggono è quello di sviluppare materiali che, nei volumi massimi, "assorbe" specifici tipi di impurità tossiche che entrano nell'ambiente.
"Siamo impegnati in assorbenti di carbonio. Secondo concetti moderni, la struttura porosa è responsabile del loro adsorbimento, cioè macropori e micropori del materiale. Se le dimensioni dei pori sono relativamente uguali alla dimensione delle molecole, il materiale otterrà buone proprietà assorbenti. In altre parole, le molecole di una sostanza nociva penetreranno nella struttura del assorbente e vi rimarranno. Però, il problema principale è che in un caso vengono adsorbite molecole di varie sostanze di dimensioni simili e non nell'altro. Inoltre, se in un materiale di carbonio ci sono due pori di dimensioni simili, quindi in uno degli adsorbimenti di qualche sostanza può verificarsi, ma nell'altro l'adsorbimento non è osservato. Questa è la principale contraddizione della teoria attuale, "dice Aleksandr Soldatov, candidato di scienze tecniche, assistente professore di sicurezza della vita presso il Politecnico di SUSU.
Gli scienziati partono dal presupposto che la struttura porosa influenzi decisamente l'adsorbimento, ma la struttura chimica della sua superficie considera il contributo più significativo alla capacità di adsorbimento di un adsorbente al carbonio. A seconda della struttura del materiale di carbonio, mostrerà proprietà di assorbimento in relazione a una particolare classe di composti organici in misura più ampia o minore.
Credito:South Ural State University
A questo proposito, il team scientifico studia vari assorbenti, valutandone le proprietà assorbenti, e quindi modificando chimicamente la struttura superficiale del materiale. Prossimo, viene effettuato un test del sorbente, il cui scopo è verificare se la capacità di assorbimento del materiale è aumentata o meno. Come segue, la struttura superficiale del sorbente, così come la sua porosità, determina l'efficacia di tale materiale quando interagisce con gli inquinanti.
Ad oggi, sono stati condotti esperimenti con varie sostanze nocive, compreso il fenolo, polifenoli, aldeidi, chetoni, poli, e composti eteroaromatici, e altri. Lo studio ha mostrato che ogni classe di sostanze viene assorbita da un assorbente con un diverso grado di intensità. A questo proposito, gli scienziati si sono dati un altro compito.
"In condizioni industriali, un'impresa specifica possiede un certo elenco (piuttosto limitato) di inquinanti. Basato su questo, possiamo produrre assorbenti che assorbiranno selettivamente un certo gruppo di componenti. Poiché la capacità di qualsiasi materiale assorbente è limitata, la priorità per noi è l'assorbimento delle sostanze più pericolose per l'ambiente. Se il sorbente assorbe principalmente alcune sostanze ed esclude altre, saremo in grado di pulire in modo più efficace, Per esempio, acqua dalle impurità più dannose. In altre parole, saremo in grado di regolare la selettività degli assorbenti, generarli per l'assorbimento di gruppi specifici di sostanze "su ordinazione", " disse Aleksandr Soldatov.
I processi di assorbimento sono utilizzati non solo per risolvere problemi ambientali ma anche nella produzione industriale. Perciò, i risultati dello studio degli assorbenti di carbonio possono trovare applicazione sia nella messa in sicurezza dell'ambiente che nella produzione di vari prodotti militari e civili. È noto che il legame di carbonio possiede una forza eccezionale, e i materiali in carbonio con la stessa resistenza sono molto più leggeri della maggior parte dei metalli. Inoltre, la fibra di carbonio rinforza e rinforza molti materiali compositi. Un'altra possibile applicazione rappresenta la creazione di nuove batterie al solfuro di litio, che saranno del 20-30% più efficienti di quelli attualmente utilizzati.