Напечатанные на 3D-принтере графеновые аэрогели для очистки воды

Графен обладает превосходными свойствами по удалению загрязняющих веществ из воды, но это еще не является коммерчески целесообразным использованием чудо-материала. Возможно, это изменится.

В недавнем исследовании инженеры Университета Баффало сообщают о новом процессе 3D-печати графеновых аэрогелей, который, по их словам, преодолевает два ключевых препятствия - масштабируемость и создание версии материала, достаточно стабильной для многократного использования для обработки воды.

Аэрогель из графена

"Цель заключается в безопасном удалении загрязнений из воды без выделения каких-либо проблемных химических остатков", - говорит соавтор исследования Нирупам Айч (Nirupam Aich), доктор философии, доцент кафедры экологической инженерии Инженерно-Прикладных наук Университета Британии. "Аэрогели, которые мы создали, сохраняют свою структуру при введении в системы водоподготовки, и могут применяться в различных областях водоподготовки".

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Аэрогель - легкое, высокопористое твердое вещество, образующееся при замене жидкости в геле на газ таким образом, что получающееся твердое вещество имеет те же размеры, что и оригинал. По своей структуре они схожи с пенополистиролом: очень пористым и легким, но в то же время прочным и эластичным.

Графен представляет собой наноматериал, образованный элементарным углеродом и состоящим из одного плоского слоя атомов углерода, расположенных в повторяющейся шестиугольной решетке. 

Чтобы создать правильную консистенцию чернил на основе графена, исследователи обратились к природе. Они добавили в нее два биоиндуцированных полимера - полидопамин (синтетический материал, часто называемый PDA, который похож на адгезивные выделения мидий) и бычий сывороточный альбумин (белок, получаемый от коров).

В ходе испытаний реконфигурированный аэрогель удалял некоторые тяжелые металлы, такие как свинец и хром, которые загрязняют системы питьевой воды по всей стране. Он также удалил органические красители, такие как катионный метиленовый синий и анионный Эванс синий, а также органические растворители, такие как гексан, гептан и толуол.

Чтобы продемонстрировать потенциал повторного использования аэрогеля, исследователи прогоняли через него органические растворители 10 раз. Каждый раз он удалял 100% растворителей. Исследователи также сообщили, что способность аэрогеля улавливать метиленовый синий уменьшается на 2-20% после третьего цикла.

Аэрогели также могут быть увеличены в размерах, говорит Айч, потому что в отличие от нанолистов, аэрогели могут печататься в больших размерах. Это устраняет существовавшую ранее проблему, связанную с крупномасштабным производством, и делает этот процесс доступным для использования на крупных объектах, например, на очистных сооружениях, говорит он. Он добавляет, что аэрогели можно удалять из воды и повторно использовать в других местах, и что они не оставляют в воде никаких остатков.

"Мы можем использовать эти аэрогели не только для того, чтобы содержать графеновые частицы, но и нанометрические частицы, которые могут действовать в качестве катализаторов", - говорит Айч. "Будущая цель заключается в том, чтобы наночастицы были встроены в стенки и поверхность этих аэрогелей, и они могли бы разрушать или уничтожать не только биологические, но и химические загрязнители".

Айч, Чи и Масуд имеют заявленный патент на графеновый аэрогель, описанный в исследовании, и они ищут промышленных партнеров для коммерциализации этого процесса. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet