Ученые из Томского политехнического университета и Университета Лилля разработали новый материал, который эффективно очищает воду от нефтепродуктов. В его основе лежит обычная бытовая губка из полиуретана. Ее сделали супергидрофобной — она отталкивает воду, при этом эффективно сорбирует молекулы нефтепродуктов. Результаты поддержанного Российским научным фондом исследования опубликованы в журнале Separation and Purification Technology.

«Одна из актуальнейших научных задач — получение селективных сорбентов, которые из водонефтяной смеси могли бы вытягивать исключительно нефтепродукты и при этом никак не взаимодействовать с водой. <…> Поэтому нам нужно было найти какой-то очень доступный материал и сделать его гидрофобным, но при этом “притягательным” для нефтепродуктов. Мы остановились на обычной губке, которую используют для мытья посуды», — рассказывает один из авторов статьи, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Постников.

Сделать губку водоотталкивающей исследователям помогли специальные органические соединения — соли диазония. Губку помещали в водный раствор с ними и нагревали до 60 °C. При этом образовались активные радикалы, которые, атакуя поверхность губки, сформировали на ней новые органические группы с гидрофобными свойствами, но чувствительные к нефтепродуктам. Они и выполняют роль сорбентов, избирательно поглощающих молекулы нефтепродуктов.

«Вторая задача — как этот материал потом из воды эффективно удалить. Мы остановились на магнитном сборе сорбента. В структуру губки мы добавили наночастицы железа, полученные по разработанному нами методу и отличающиеся повышенной восприимчивостью к неполярным молекулам. На них мы также добавили гидрофобные органические группы. В результате у нас получился материал, который практически не взаимодействует с водой, несмотря на то что это губка», — поясняет Постников.

Нефтепродукты в воде находятся в виде эмульсии, то есть их микроскопические капли распределены в другой жидкости, в данном случае в воде. По словам исследователей, на практике такие эмульсии зачастую являются высокостабилизированными. Это говорит о том, что их сложно разделить на отдельные составляющие.

«Мы протестировали наш материал как с высокостабилизированными, так и с низкостабилизированными эмульсиями. Эксперименты показали, что материал прекрасно работает. Также мы проверили его эффективность на промышленных маслах, которые могут загрязнять природные водоемы. Здесь материал также показал свою высокую эффективность», — отмечает исследователь.

Предложенный новый материал может использоваться повторно несколько раз. «Не обнаружилось никакого падения эффективности», — подчеркивает ученый.