جداسازی نفت از آب با کمک نانواسفنج‌ها

محققان دانشگاه‌های رایس و ایالتی پن کشف کردند که افزودن بور به فرآیند رشد نانولوله‌ها، پیوندهای کوالانسی در آنها ایجاد کرده و منجر به ایجاد شبکه‌های متراکمی از نانولوله‌ها با کیفیت‌های عالی می‌شود. این شبکه‌های نانولوله‌ای یا نانواسفنج‌های می‌توانند نفت ریخته شده در آب را به خوبی جذب کنند.

اسفنج نانولوله کربنی ابرآب‌گریز توانایی قابل‌توجهی برای جداسازی نفت از آب دارد

دانیل هاشیم از دانشگاه رایس و یکی از این محققان، گفت که این ماده هم ابرآب‌گریز است و هم روغن‌دوست است و روغن را بخوبی جذب می‌کند. این نانواسفنج‌ها که بیش از ۹۹ درصد آنها هوا است، رسانای الکتریسیته نیز هستند و به آسانی می‌توان با جریان مغناطیسی آنها را کنترل کرد.

این محققان برای تست این اسفنج نانولوله‌ای مقداری از آن را در ظرفی از آب که حاوی روغن موتور بود، ریختند. این ماده روغن موتور را بخوبی جذب و از آب جداسازی می‌کرد. آنها سپس برای استفاده مجدد روغن موتور را سوزاندند و اسفنج را برای جذب بیشتر مجدد به داخل آب برگرداندند. این نانواسفنج را می‌توان بطور مکرر استفاده کرد. آن را همچنین می‌توان برای ذخیره روغن جهت بازیابی در مواقع ضروری بکار برد.

هاشیم گفت: «این نمونه‌ها را می‌توان به آسانی افزایش مقیاس داد و تا حدی بزرگ ساخت. آنها چگالی بسیار کمی دارند، بنابراین حجم قابل دسترسی آنها بزرگ است و این یکی از دلایل مهم جذب بالای نفت توسط آنها است. این نانواسفنج‌ها می‌توانند بیش از صد برابر وزن‌شان نفت جذب کنند».

این محققان می‌گویند که نانولوله‌های کربنی چندجداره رشد یافته روی یک بستر بواسطه ترسیب بخار شیمیایی معمولا بدون هیچ اتصالی با نانولوله‌های مجاورشان مستقیم رشد می‌کنند. اما نقایص ایجاد شده بوسیله بور نانولوله‌ها را به پیوند در سطح اتمی ترغیب می‌کند و آنها را به شکل یک شبکه پیچیده به‌همدیگر درگیر می‌کند. طبق گفته این محققان، اسفنج‌های نانولوله‌ای با توان بالقوه جذب نفت قبلا نیز ساخته شده‌اند، اما این برای اولین بار است که اتصالات کوالانسی بین نانولوله‌ها در چنین جامدهایی بطور منطقی شرح داده می‌شود.

این محققان می‌گویند که در نهایت هدف آنها ساختن شبکه‌های سه‌بعدی از این نانولوله‌های کربنی است که تشکیل یک پارچه نانولوله‌ای ماکروسکوپی می‌دهند – پارچه اسفنجی که برای جداسازی نفت ریخته شده به آب دریاها به اندازه کافی ضخیم و بزرگ است. این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در بخش گزارش‌های علمی مجله‌ی Nature منتشر کرده‌اند.