Oamenii de știință ai Universității de Stat din Uralul de Sud sunt angajați în crearea unui absorbant de carbon multifuncțional. Materialul va fi capabil să absoarbă atât mai multe tipuri de substanțe nocive produse în producția industrială, cât și să sorbă selectiv substanțele organice individuale. Absorbantul original poate fi destinat celor mai periculoși poluanți, a căror absorbție va fi o prioritate pentru acesta. Pe această temă, un articol științific a fost publicat în revistă Refractare și ceramică industrială.

știință

Oamenii de știință au brevetat deja un absorbant de carbon al acțiunii selective în legătură cu fenolul - o substanță organică care are un efect toxic asupra mediului și sănătății umane. Fenolul aparține celei de-a doua clase de pericole, care pătrunde ușor în organism prin piele și plămâni, afectând negativ funcționarea sistemului nervos și cardiovascular. Sarcina esențială pe care oamenii de știință și-au stabilit-o este de a dezvolta materiale care, în volume maxime, „absorb” anumite tipuri de impurități toxice care pătrund în mediu.

"Suntem angajați în absorbanți de carbon. Conform conceptelor moderne, structura poroasă este responsabilă de adsorbția lor, adică macropori și micropori ai materialului. Dacă dimensiunile porilor sunt relativ egale cu dimensiunea moleculelor, materialul va obține o sorbire bună. Cu alte cuvinte, moleculele unei substanțe dăunătoare vor pătrunde în structura absorbantului și vor rămâne în ea. Cu toate acestea, problema cheie este că moleculele din diferite substanțe de o dimensiune similară sunt absorbite într-un caz și nu în celălalt., dacă într-un material de carbon există doi pori de dimensiuni similare, atunci într-una din adsorbțiile unei substanțe poate apărea, dar în cealaltă nu se observă adsorbția. Aceasta este principala contradicție a teoriei actuale ", spune el. Alexander Soldatov, candidat la științe tehnice, profesor asistent de siguranță a vieții la Institutul Politehnic al SUSU.

Oamenii de știință pleacă de la presupunerea că structura poroasă afectează definitiv adsorbția, dar structura chimică a suprafeței sale consideră cea mai importantă contribuție la capacitatea de adsorbție a unui sorbent de carbon. În funcție de structura materialului carbonic, acesta va prezenta proprietăți absorbante în raport cu o anumită clasă de compuși organici într-o măsură mai largă sau mai mică.

În acest sens, echipa științifică studiază diferiți sorbenți, evaluând proprietățile lor de sorbere și apoi modificând chimic structura suprafeței materialului. Apoi, se efectuează un test al absorbantului, al cărui scop este de a verifica dacă capacitatea de sorbție a materialului a crescut sau nu. După cum urmează, structura suprafeței sorbentului, precum și porozitatea acestuia, determină eficacitatea unui astfel de material atunci când interacționează cu poluanții.

Până în prezent, au fost efectuate experimente cu diverse substanțe nocive, inclusiv fenol, polifenoli, aldehide, cetone, poli și compuși heteroaromatici și altele. Studiul a arătat că fiecare clasă de substanțe este absorbită de un sorbent cu un grad diferit de intensitate. În acest sens, oamenii de știință și-au pus o altă sarcină.

"În condiții industriale, o anumită întreprindere posedă o anumită listă (destul de limitată) de poluanți. Pe baza acestui lucru, putem produce sorbanți care vor sorbi selectiv un anumit grup de componente. Deoarece capacitatea oricărui material sorbent este limitată, prioritatea pentru noi este absorbția celor mai periculoase substanțe pentru mediu. Dacă absorbantul absoarbe în principal unele substanțe și le exclude pe altele, vom putea curăța mai eficient, de exemplu, apa din cele mai nocive impurități. Cu alte cuvinte, vom fi capabili să reglează selectivitatea sorbanților, generează-i pentru absorbția grupurilor specifice de substanțe „la comandă”, a spus Alexander Soldatov.

Procesele de absorbție sunt utilizate nu numai pentru rezolvarea problemelor de mediu, ci și în producția industrială. Prin urmare, rezultatele studiului sorbanților de carbon își pot găsi aplicarea atât în ​​asigurarea mediului, cât și în producția de diverse produse militare și civile. Se știe că legătura de carbon posedă o rezistență excepțională, iar materialele de carbon cu aceeași rezistență sunt mult mai ușoare decât majoritatea metalelor. În plus, fibra de carbon întărește și întărește multe materiale compozite. O altă posibilă aplicație reprezintă crearea de noi baterii cu sulfură de litiu, care vor fi cu 20-30% mai eficiente decât cele utilizate în prezent.

Mai multe informatii: A. I. Soldatov și colab. Influența proprietăților suprafeței absorbantului de carbon asupra adsorbției hidrocarburilor aromatice poli- și heterociclice, NOI REFRACTORII (2019). DOI: 10.17073/1683-4518-2019-2-65-69