Химики Томского политехнического университета разработали новый материал, который эффективно очищает воду от нефтепродуктов. В его основе — полимерные медицинские отходы: медицинские маски и больничные простыни. Разработанный учеными материал обладает гидробофобными и олеофильными свойствами, высокой способностью к адсорбции масла и низкой стоимостью. Результаты исследования опубликованы в Journal of Environmental Chemical Engineering (IF: 5,909; Q1).
По словам ученых, волокнистая структура медицинских масок и одноразовых простыней открывает новые возможности их повторного использования для ликвидации нефтяных разливов. Тем не менее исходный полипропилен не обеспечивает высокой адсорбционной способности и функциональности для селективного улавливания масел. Поэтому актуальной задачей является разработка новых методов улучшения свойств полипропилена для очистки воды от экозагрязнителей. Команда ученых ТПУ под руководством доцента Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Павла Постникова нашли такой способ: они нанесли на полипропилен металлорганический каркас простым химическим методом. В результате был синтезирован новый материал — супергидрофобная олеофильная ткань.
«Металлорганические каркасы — пористые органические соединения, которые состоят из органических лигандов и ионов металлов. Мы использовали цинк, а в качестве лиганда — производные имидазола. Благодаря упорядоченной структуре каркасы являются нанопористыми и обладают большой удельной поверхностью, то есть могут впитывать очень большое количество вещества: масел и нефтяных разливов, — говорит один из авторов статьи, научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Ольга Гусельникова. — Принципиальный момент, что мы использовали не фторсодержащие лиганды, а гидрофобные свойства придавались за счет архитектуры металлорганического каркаса. Несмотря на то, что фторсодержащие лиганды являются супергидрофобными, получение и разработка каркасов на их основе очень дорогостоящая и затратная по времени. Кроме того, они не очень хороши с точки зрения дальнейшей утилизации и проявляют токсичные свойства при попадании в воду».
Исследования проводилось на широком ряде масел, в том числе и на модельных образцах. В экспериментах ученые смоделировали разлив: смешали дизель, красители, ржавчину и другие твердые загрязнители. Супергидрофобная олеофильная ткань показала себя эффективной в ликвидации загрязнений. Кроме того, эксперименты показали, что она механически прочная и устойчива к ультрафиолетовому излучению.
«В ходе фундаментального исследования мы получили опытный образец олеофильной ткани размером до 65 квадратных сантиметров. Такой образец является прообразом для потенциального применения материала: на нефтяной разлив расстилается сверху ткань, через минуту убирается механическим способом, забирая с собой все нефтяные загрязнения и оставляя чистую воду», — поясняет Павел Постников.
Сейчас научная группа совместно с французскими коллегами из Университета Лилля в рамках совместного русско-французского проекта «Колмогоров» приступают к исследованию функциональной переработки полимерных отходов для создания сорбентов и материалов для энергетической сферы.