Crédit :Université d'État de l'Oural du Sud
Des scientifiques de l'Université d'État de l'Oural du Sud sont engagés dans la création d'un absorbant de carbone multifonctionnel. Le matériau sera capable d'absorber à la fois plusieurs types de substances nocives produites dans la production industrielle et d'absorber sélectivement des substances organiques individuelles. Le sorbant d'origine peut être ciblé sur les polluants les plus dangereux, dont l'absorption sera une priorité pour elle. Sur ce sujet, un article scientifique a été publié dans la revue Réfractaires et Céramiques Industrielles .
Des scientifiques ont déjà breveté un sorbant au carbone à action sélective par rapport au phénol, une substance organique qui a un effet toxique sur l'environnement et la santé humaine. Le phénol appartient à la deuxième classe de danger, pénétrer facilement dans le corps à travers la peau et les poumons, affectant négativement le fonctionnement des systèmes nerveux et cardiovasculaire. La tâche essentielle que se sont fixée les scientifiques est de développer des matériaux qui, en volumes maximaux, « absorber » des types spécifiques d'impuretés toxiques qui pénètrent dans l'environnement.
"Nous sommes engagés dans les absorbants de carbone. Selon les concepts modernes, la structure poreuse est responsable de leur adsorption, c'est-à-dire les macropores et les micropores du matériau. Si la taille des pores est relativement égale à la taille des molécules, le matériau obtiendra de bonnes propriétés de sorption. En d'autres termes, les molécules d'une substance nocive vont pénétrer dans la structure du sorbant et y rester. Cependant, le problème clé est que les molécules de diverses substances de taille similaire sont sorbées dans un cas et pas dans l'autre. En outre, si dans un matériau carboné il y a deux pores de taille similaire, puis dans l'une des adsorptions d'une substance peut se produire, mais dans l'autre, l'adsorption n'est pas observée. C'est la contradiction principale de la théorie actuelle, " dit Alexandre Soldatov, candidat en sciences techniques, professeur adjoint de sécurité des personnes à l'Institut polytechnique de SUSU.
Les scientifiques partent de l'hypothèse que la structure poreuse affecte définitivement l'adsorption, mais la structure chimique de sa surface considère la contribution la plus significative à la capacité d'adsorption d'un sorbant carboné. Selon la structure du matériau carboné, il présentera des propriétés de sorption vis-à-vis d'une classe particulière de composés organiques dans une mesure plus ou moins grande.
Crédit :Université d'État de l'Oural du Sud
À cet égard, l'équipe scientifique étudie différents absorbants, évaluer leurs propriétés absorbantes, puis en modifiant chimiquement la structure de surface du matériau. Prochain, un test du sorbant est effectué, dont le but est de vérifier si la capacité de sorption du matériau a augmenté ou non. Comme suit, la structure de surface du sorbant, ainsi que sa porosité, détermine l'efficacité d'un tel matériau lorsqu'il interagit avec des polluants.
À ce jour, des expériences ont été menées avec diverses substances nocives, dont le phénol, polyphénols, aldéhydes, cétones, poly, et composés hétéroaromatiques, et d'autres. L'étude a montré que chaque classe de substances est absorbée par un sorbant avec un degré d'intensité variable. À cet égard, les scientifiques se sont fixé une autre tâche.
« Dans des conditions industrielles, une entreprise déterminée possède une certaine liste (plutôt limitée) de polluants. Basé sur ceci, nous pouvons produire des sorbants qui sorberont sélectivement un certain groupe de composants. Étant donné que la capacité de tout matériau absorbant est limitée, la priorité pour nous est l'absorption des substances les plus dangereuses pour l'environnement. Si le sorbant absorbe principalement certaines substances et en exclut d'autres, nous pourrons nettoyer plus efficacement, par exemple, l'eau des impuretés les plus nocives. En d'autres termes, nous pourrons réguler la sélectivité des sorbants, les générer pour l'absorption de groupes spécifiques de substances "sur commande", " a déclaré Alexandre Soldatov.
Les procédés de sorption sont utilisés non seulement pour résoudre des problèmes environnementaux mais aussi dans la production industrielle. Par conséquent, les résultats de l'étude des absorbants carbonés peuvent trouver une application à la fois dans la sécurisation de l'environnement et dans la fabrication de divers produits militaires et civils. Il est connu que la liaison carbone possède une résistance exceptionnelle, et les matériaux de carbone avec la même résistance sont beaucoup plus légers que la plupart des métaux. En outre, la fibre de carbone renforce et renforce de nombreux matériaux composites. Une autre application possible représente la création de nouvelles batteries au sulfure de lithium, qui seront 20 à 30 % plus efficaces que ceux actuellement utilisés.
