С борен нитрид срещу замърсяване с нефт

Чистата вода е изключително ценна стока. Затова винаги трябва да го почиствате от мръсотия и замърсители. Обичайните замърсители от частни домакинства и селското стопанство могат да бъдат отстранени в пречиствателните станции. Въпреки това, промишлените отпадъчни води от фабрики за хартия, текстил или кожа, например, често трябва да бъдат предварително обработени, тъй като съдържат вещества като масла, багрила и органични разтворители.

нитрид

Австралийските и френските химици сега са разработили нов абсорбент на основата на борен нитрид, който свързва тези замърсители изключително ефективно и по този начин ги отстранява от водата. Това просто съединение на бор и азот обикновено се използва като абразив, тъй като е най-твърдият познат материал след диаманта. Използвайки специален производствен процес, изследователите, работещи с Weiwei Lei, придават на борния нитрид гъбеста структура. В тази форма материалът е доста абсорбиращ и може да абсорбира масло или оцветители в големи количества.

Твърдо тяло получава дупки

Изследователите използват двата изходни материала бор триоксид и гуанидин хидрохлорид за получаване на порест бор нитрид. Сместа се загрява до 1100 градуса по Целзий за два часа, докато се образува пухкав бял прах. Борният нитрид има подобна структура като графена, т.е.състои се от отделни тънки слоеве, в които атомите образуват пчелна пита. Три такива слоя са подредени един върху друг. Веществото се прониква и от много пори. Те възникват по време на производството поради високите температури, причинени от малки мехурчета газове като азот или амоняк.

Рециклируема гъба

Порестият борен нитрид показа своите специални способности да абсорбира, когато изследователите го комбинираха с замърсена с вода вода. Първоначално бялото вещество бързо потъмняло поради погълнатото масло. Само след две минути цялото масло беше абсорбирано („Nature Communications“, doi: 10.1038/ncomms2818). Обичайните органични разтворители като толуен или етилен гликол също абсорбират борния нитрид. Тъй като абсорбентът плава на повърхността на водата под формата на люспи, той може лесно да се отдели и след това да се възстанови. Свързаното масло може например да се измие с разтворители. Борният нитрид също може да се нагрее до 600 градуса. Тогава маслото и органичните замърсители изгарят, докато порестият борен нитрид остава непроменен.

Необичаен капацитет за съхранение

В сравнение с конвенционалните абсорбенти като активен въглен, порестият борен нитрид има висок капацитет за съхранение и може да абсорбира повече от тридесет пъти собственото си тегло в органични разтворители или масло. Търговските багрила като конго червено или метиленово синьо, които замърсяват отпадъчните води от текстилните фабрики, също извличат порестия борен нитрид от водата. Независимо дали масло, разтворител или багрило - абсорбираните молекули се задържат в многобройните пори на борния нитрид и се свързват на повърхността на люспите. Само с нефт има друг ефект, който благоприятства усвояването: молекулите на петрола също се съхраняват между отделните атомни слоеве на борен нитрид. Това увеличава разстоянието между слоевете и материала набъбва, което може да се види в рентгеновата дифракционна картина.