Супернабрякаюча гібридна губка з водяного скла для селективного поглинання сирої нафти та органічних розчинників

Надукканди Мінджу

† Функціональні матеріали, Відділ матеріалознавства та технологій ‡ Відділ обчислювального моделювання та моделювання, Відділ екологічних технологій, CSIR-Національний інститут міждисциплінарної науки і технологій, уряд Індії, Тіруванантапурам, Керала 695 019, Індія

§ Академія наукових та інноваційних досліджень (AcSIR), Газіабад 201002, Індія

Солайяппан Анантакумар

† Функціональні матеріали, Відділ матеріалознавства та технологій ‡ Відділ обчислювального моделювання та моделювання, Відділ екологічних технологій, CSIR-Національний інститут міждисциплінарної науки і технологій, уряд Індії, Тіруванантапурам, Керала 695 019, Індія

§ Академія наукових та інноваційних досліджень (AcSIR), Газіабад 201002, Індія

Сівараман Савітрі

† Функціональні матеріали, Відділ матеріалознавства та технологій ‡ Відділ обчислювального моделювання та моделювання, Відділ екологічних технологій, CSIR-Національний інститут міждисциплінарної науки і технологій, уряд Індії, Тіруванантапурам, Керала 695 019, Індія

§ Академія наукових та інноваційних досліджень (AcSIR), Газіабад 201002, Індія

Пов’язані дані

Анотація

губка

Легка супергідрофільна гібридна губка розроблена та продемонстрована з водяного скла та органічного полімеру, який має макропористу лускату природу і є надзвичайно гнучким із очевидною щільністю 0,069 г куб.см – 1, пористістю ∼97% та водозабором 3000%. Модифікована октадецилтриметоксисиланом гібридна губка демонструє селективне поглинання олії та органічних розчинників у відкритій воді. Виявлено поглинаючу здатність в межах 12–23 г г –1 для досліджуваних рідин легкої сирої нафти, моторного масла, парафінової олії, хлороформу, гасу та гексану. Поглинаюча здатність на ваговій основі була прямо пропорційна щільності та обернено пропорційна в'язкості досліджуваних рідин. Випробування як в застійних, так і в турбулентних умовах підтверджують вибіркове поглинання нафти з морської води. Повна регенерація абсорбенту була можливою протягом десяти циклів для досліджуваних рідин. Робота передбачає розробку доступного для очищення води матеріалу, альтернативного загальновживаним поліуретановим губкам.

1. Вступ

Останнім часом багато уваги приділяється вивченню пористого діоксиду кремнію у всьому світі. Неорганічні кремнеземні матеріали та полімерні макроскопічні мережі як такі володіють меншою здатністю до поглинання нафти (–1) завдяки великій кількості поверхневих −ОН груп. 23,24 Вони як такі поглинають воду, яка в кілька разів перевищує їх попередню масу. Абсорбенти з гідрофобним покриттям поверхні на основі різних сировинних матеріалів, таких як аерогелі, піни 25-28, губки 9,29-37, вуглецеві нанотрубки 7,8,10,22,23,38-41 і так далі, були помітно чудовими завдяки до їх супергідрофобних та суперолеофільних властивостей, швидшої кінетики, відновлення та повторного використання. Дослідження показують, що поверхнева функціоналізація комерційних губок з їх тривимірною макроскопічною природою та структурою відкритих клітин цілком може виробляти високоефективні олеофільні абсорбенти, з якими легко працювати. Загальні функції включають стеароїлхлорид, 20,23 стирол (дивінілбензол), 32 силани, такі як полідиметоксисилан (PDMS), 38,41 октадецилсилан (OTS), 39,42 метилтриметоксисилан (MTMS), 43 амінопропілтриметоксисилан (APTMS), 1H, 1TM, 1H, 1H 2H, 2H-перфтороктилтріетоксисилан (HFOTES), 24 та ще більше. Силани, які є гомологічним рядом неорганічних сполук залежно від їх поверхневих функціональних груп, можуть запропонувати різноманітний діапазон гідрофобності при функціоналізації.

У цій роботі ми розробили інноваційну легку надпопухлу водяну скляну губку-абсорбент з неорганічного силікату натрію, в якій макропориста структурна стабільність забезпечується органічним полі (вініловим спиртом) за допомогою простого зшивання та полімеризації. Водне скло є дуже дешевим і доступним матеріалом, і його рідко досліджують для поглинання. Гібридний матеріал, що обмежує властивості як неорганічного пористого діоксиду кремнію, так і органічних полімерів, може перевершувати звичайні абсорбенти. Гібридний матеріал ефективно модифікований поверхнею з використанням силанів для доставки гідрофобних губок для поглинання масел нижчої, середньої та високої щільності/в'язкості. Абсорбент випробовується у жорстких умовах для оцінки здатності поглинання, регенерації та повторного використання.