Исследователи из Университета Британской Колумбии разработали недорогую мембрану, которая эффективно разделяет нефть и воду по мере необходимости, что потенциально прокладывает путь для более быстрой очистки разливов нефти и улучшения очистки промышленных сточных вод в будущем.
Мембрана состоит из обработанной медной сетки, которую можно переключать из режима удаления масла в режим удаления воды, просто подав напряжение на несколько секунд от обычной щелочной батареи. В маслоотделительном режиме через сетку проходит тяжелая нефть, а вода задерживается; в водоотводящем режиме сетка пропускает воду, удерживая светлую нефть. Это позволяет пользователям достичь почти полного отделения как легкой, так и тяжелой нефти от воды с помощью одной мембраны.
«Эта технология предлагает эффективный и экологически безопасный способ уменьшить негативное воздействие нефтесодержащей воды и сточных вод, которые ежедневно образуются в результате бытовых, муниципальных и промышленных процессов», - говорит Чун Хаоу (Брайан) Кунг, студент магистра химического машиностроения в UBC, который руководил исследованием. «Другие методы разделения нефти и воды, основанные, например, на скимминге, сжигании и растворителях, либо слишком дороги, либо громоздки, либо неэффективны».
Хотя существуют и другие методы обработки мембран, которые могут переключаться с удаления масла на удаление воды, они часто основаны на токсичных, нестабильных химических покрытиях, для активации которых требуется время. Они также имеют тенденцию производить относительно нечистую нефть и воду, которые нуждаются в дальнейшей обработке, отметил Кунг.
«Наша мембрана не содержит добавок и способна обеспечить чистоту масла и воды не менее 98%», - сказал Кунг. «Для переключения операций требуется один электрический заряд, и для этого не требуется специального оборудования или условий».
Кунг и его коллеги подготовили мембрану, погрузив простую медную сетку в раствор электролита и подав два небольших напряжения в общей сложности на две минуты. Этот процесс изменяет структуру поверхности сетки и дает ей возможность переключаться с притяжения воды и отталкивания масла на притяжение масла и отталкивание воды.
Чтобы проверить надежность сетки, команда также провела 30 последовательных циклов разделения, используя смеси, содержащие как легкие, так и тяжелые масла.
«Загрязненная нефтью вода по-прежнему остается серьезной проблемой во всем мире: ежегодно в водоемы сбрасывается около двух миллионов тонн нефти», - говорит старший автор исследования Уолтер Мерида, инженер-механик. профессор UBC и директор университетского исследовательского центра экологически чистой энергии. «Мы надеемся, что эта мембрана в конечном итоге приведет к лучшему способу очистки воды и защиты окружающей среды."