Мочалка из люфы, созданная исследовательской группой доктора Тран Тхи Вьет Ха (32 года), обладает способностью отделять нефть и микропластик от воды, помогая решать проблемы загрязнения окружающей среды.
В 2021 году доктор Тран Тхи Вьет Ха, преподаватель факультета передовых технологий и инженерии Вьетнамско-японского университета (Вьетнамский национальный университет, Ханой), и члены ее команды выступили с идеей создания супергидрофобных материалов из волокон люфы для удаления масла и микропластиковых частиц в воде. После более чем года исследований команда создала супергидрофобный пенный продукт, состоящий из двух основных компонентов: базового слоя и слоя покрытия.
Базовый слой изготовлен из натуральной старой мочалки из-за ее гидрофильных гидроксильных групп, которые придают ей естественную впитываемость. После очистки поверхность мочалки окунается и покрывается слоем воска, чтобы создать шероховатость для волокон, при этом изменяя свойства с гидрофильных на гидрофобные.
Покрытие изготовлено из пчелиного воска, пальмового воска, бобового воска... которые являются полностью натуральными и экологически чистыми.
Покрытая воском губка водоотталкивающая, но полностью впитывающая масло. Она также легко впитывает микропластиковые частицы размером около 5 мкм благодаря капиллярному эффекту, обусловленному трехмерными структурами и электростатическим взаимодействиям между поверхностью материала и пластиковыми частицами.
Волокно люфы после покрытия воском становится полностью водонепроницаемым. Фото: Исследовательская группа
Результаты испытаний показывают, что гидрофобные свойства люфы хорошие, угол контакта с водой составляет более 150 градусов. Это основа для отделения масла и улавливания микропластиковых частиц в водной смеси.
По данным исследовательской группы, поверхность считается гидрофобной или гидрофильной на основе угла контакта между каплей воды и твердой поверхностью. Когда угол контакта больше 150 градусов, поверхность становится супергидрофобной. Таким образом, губка из люфы успешно продемонстрировала супергидрофобность.
Губки из люфы смогли впитать масло со скоростью около 72-88 г/г, с эффективностью разделения более 99% для смесей масло/вода. Кроме того, материал продемонстрировал высокую способность к впитыванию микропластика, с результатом 381 мг полистирольного микропластика в 569 г воды, что эквивалентно эффективности 99%.
Доктор Ха и ее коллеги провели аналогичные исследования промышленных пен, таких как полиуретановая пена, меламиновая пена и химические покрытия со сложными методами, подходящими только для лабораторных масштабов. Между тем, материал люфы и метод покрытия натуральным воском оцениваются как поддающиеся внедрению в более крупных масштабах на практике. «Процесс прост, с легкодоступным оборудованием и не требует высоких технологий, особенно быстрое время изготовления, всего в течение 1 часа», - сказала женщина-врач.
Мочалка из люфы может отделять масло от воды. Фото: Исследовательская группа
В отчете Всемирного банка за июль 2022 года подсчитано, что Вьетнам ежегодно производит около 3,1 млн тонн пластиковых отходов на суше. Помимо микропластика, нефть может попадать в водные источники через прямой или косвенный сброс и распространяться в окружающей среде различными путями, что приводит к многочисленным потенциальным проблемам со здоровьем у людей и животных.
Для решения этой проблемы применялись многие методы, включая сжигание, химическую обработку, биологическую обработку... но они могут вызывать вторичное загрязнение. Например, сжигание может помочь удалить нефть из воды, но также вызвать загрязнение воздуха, генерируя большие объемы CO2 и SO2 после процесса.
Доктор Ха сказал, что волокнистая губка группы может быть использована для очистки окружающей среды от загрязнения и преодоления вышеуказанных проблем. Исследование было опубликовано в журнале Environmental Technology & Innovation в июне 2023 года.
Доцент д-р Нгуен Минь Фыонг, химический факультет, Университет наук (Вьетнамский национальный университет, Ханой), оценил, что нефть и микропластик являются двумя загрязнителями окружающей среды, которые вызывают большую озабоченность не только во Вьетнаме, но и во всем мире. Нефтяное загрязнение поверхностных вод является острой проблемой, и материалы для его удаления должны быть очень легкими и плавающими на поверхности воды. Между тем, микропластик более токсичен, чем крупногабаритный пластик, и его можно наблюдать невооруженным глазом. Две темы, на которые нацелена исследовательская группа д-ра Ха, являются как актуальными, так и имеющими практическое значение.
По словам доцента Фуонга, исследования, связанные с обработкой нефти и микропластика в водной среде, все еще довольно скромны как внутри страны, так и за рубежом. В настоящее время ни одна исследовательская группа не разработала материалы для одновременной обработки нефти и микропластика в водной среде.
Она сказала, что использование люфы для очистки окружающей среды от загрязнений является новой и уникальной идеей, поскольку это натуральный, экологически чистый и биоразлагаемый материал. Люфа использовалась в некоторых исследованиях материалов для очистки неорганических загрязнителей, таких как тяжелые металлы в воде, поскольку она обладает выдающимися характеристиками, такими как большая площадь поверхности, большой размер пор и очень легкая, легко плавает на поверхности воды.
Супергидрофобные материалы также привлекают внимание ученых по всему миру из-за их способности избирательно поглощать нефть. Обычно для превращения пористых материалов в гидрофобные поверхности используются химические методы.
По словам PSG Phuong, использование восков природного происхождения, подобных тем, которые использует исследовательская группа, для модификации поверхности материалов, является интересной идеей с высокой степенью применимости.
Бич Тао
Комментарий (0)