В РФ нашли легкий способ получения ажурного углерода
Один грамм сорбента способен впитать 20 граммов нефти.
Ученые Центра новых химических технологий Института катализа СО РАН (Новосибирск) создали ажурный углеродный материал или углеродную пену, которая впитывает вдвое больше нефти и других нефтепродуктов с поверхности воды, чем существующие сорбенты. Об этом Информагентство «Девон» узнало из сообщения Института им Г.К. Борескова.
Этот ячеистый материал можно производить из отходов нефтепереработки. Отмечается также простота синтеза пеноуглерода.
Углеродный материал обладает «ажурной» трехмерной ячеистой структурой. Он сочетает в себе высокую термическую и химическую стойкость, низкую плотность и другие качества. Благодаря этому, его используют в медицине, авиа- и ракетостроении, строительстве. Размер ячеек, плотность, прочность и другие характеристики пеноуглерода можно варьировать в зависимости от сырья и метода синтеза.
Ученые Центра новых химических технологий ИК СО РАН создали сверхчистый пеноуглерод на основе пропан-бутановой смеси. Они получили суперлегкий материал как закрытой, так и открытой ячеистой структуры плотностью 0,02 грамм на кубический сантиметр.
Путем пиролиза пропан-бутановой смеси получают жидкие смолы, пояснила соавтор исследования, младший научный сотрудник отдела каталитических превращений ЦНХТ Евгения РАЙСКАЯ. Обычно они считаются нежелательным побочным продуктом. Однако новосибирские ученые научились использовать их.
Углеродная пена — очень эффективный сорбент, отмечают в институте. Нефть заполняет большой внутренний объем материала. А низкая плотность и гидрофобность обеспечивают длительную плавучесть пеноуглерода на поверхности воды.
Высокая химическая и структурная однородность дают хорошую термостойкость и регенерируемость сорбента. Один грамм сорбента способен впитать 20 граммов нефти. В то же время традиционные сорбенты могут поглотить не более 10 граммов.
«После использования пеноуглерод с абсорбированной нефтью прокаливают на воздухе при температуре до 550 градусов по Цельсию, - говорит Райская. - Основная часть нефти сгорает, а материал можно использовать снова. Наша пена выдерживает десятки таких циклов при извлечении из воды нефти, бензина и дизельного топлива».
Новую разработку также можно использовать в процессах катализа. Материал устойчив к высоким температурам и кислотам. Он работает в агрессивных средах и не разрушается даже при выдержке в концентрированной серной кислоте. Кроме того, структура углеродной пены обеспечивает низкое сопротивление движению высокоскоростных потоков. Это важно для уменьшения времени контакта и повышения селективности в многостадийных каталитических реакциях.
Пеноуглерод появился еще в 1970-х годах. Обычно его получают из тяжелых продуктов нефтепереработки, оксида графита, полимеров, растительной массы. При этом используют сборку графеновых слоев, сжатие и сброс давления, темплатную карбонизацию и т.д. Эти многостадийные процессы требуют специальных условий и дополнительных реагентов, отмечает соавтор работы, ведущий научный сотрудник отдела каталитических превращений ЦНХТ, к.х.н. Ольга БЕЛЬСКАЯ.
Синтез углеродной пены в институте проводят в две стадии при атмосферном давлении без добавления вспенивателей. Сначала пропан-бутановую смесь нагревают при 850 оС для образования пиролизных смол — полиароматических молекул.
На следующей стадии — вспенивании – углеводородные цепочки, связывающие полиароматические слои, отрываются. Таким образом образуются газовые пузыри. «Слои становятся подвижными и обволакивают эти пузыри, — поясняет Ольга Бельская. - Этот процесс можно сравнить с образованием мыльной пены».
Вспенивание происходит при высокой температуре и сопровождается карбонизацией. Ключевая стадия технологии - формирование мезофазного предшественника, содержащего одновременно газо- и структурообразующие компоненты.
Ранее ИА «Девон» писало, что химики Пермского Политеха нашли способ очистки воды с помощью твердых остатков нефтепереработки – кокса. Его применяют в алюминиевой, электродной и химической промышленности, а также в качестве топлива.
| Поделиться этой новостью у себя в соцсетях |
Поиск по теме: наука, Очистные системы
