Внутри мха сфагнума, также известного как торфяной мох, скрывается адсорбирующий материал, способный помочь в борьбе с разливами нефти. Исследование китайских учёных представляет новый биооснованный адсорбент, полученный из мха сфагнума, который способен избирательно впитывать нефть.
Химическая модификация торфяного мха позволила создать перспективную «нефтяную губку», которая, согласно результатам, опубликованным в журнале Scientific Reports, сохраняет более 90% своей первоначальной адсорбционной способности даже после 10 циклов использования.
Каждый год в водоёмы попадают сотни тонн нефти из-за неудачного бурения, утечек из трубопроводов и затонувших нефтяных танкеров. Такие разливы нефти и химикатов наносят серьёзный ущерб водной экосистеме: отравляют среды обитания, нарушают пищевые цепочки и приводят к другим тяжёлым последствиям. Люди также не застрахованы от влияния таких катастроф — контакт с загрязнениями может негативно сказаться на лёгких, сердце и иммунной системе.
Растущая необходимость борьбы с разрушительными разливами нефти побуждает учёных исследовать биооснованные материалы, которые могут эффективно отделять нефть от воды. Однако существующие природные биооснованные адсорбенты, получаемые из кожуры фруктов или хлопка, часто страдают от низкой ёмкости, плохой повторной применяемости, а их врождённая гидрофильность усложняет избирательную адсорбцию нефти из смеси нефти и воды.
Чтобы создать природный материал, способный преодолеть эти проблемы, учёные выбрали мох сфагнум в качестве основы и затем обработали его перекисью водорода и гидроксидом натрия последовательно.
Эти химические вещества увеличили пористость поверхности мха и обнажили гидрофильные функциональные группы, которые делают поверхность мха водофильной. Полученный материал затем обработали силаном, популярным модификатором поверхности на основе кремния, который сформировал тонкий полимерный слой на поверхности мха. Это сделало мох более привлекательным для нефти, введя олеофильные группы и закрыв гидрофильные.
Более детальный анализ модифицированного мха с использованием сканирующей электронной микроскопии и спектроскопических методов показал шероховатую поверхность, успешно покрытую водоотталкивающими группами, что создало угловой контакт в 157° для лёгкого скатывания воды.
Это привело к повышенной избирательности к нефти, что было подтверждено тестами на адсорбцию. Модифицированный мох сфагнум продемонстрировал адсорбционную способность 22,756 г/г для моторного масла, превзойдя многие популярные биооснованные адсорбенты, чьи показатели колеблются от 1,69 до 18,2 г/г.
Исследователи также обнаружили, что хемосорбция — процесс адсорбции, при котором образуются сильные химические связи между молекулами масла и функционализированной поверхностью — является доминирующим механизмом, который способствует повышенной эффективности адсорбции и привязанности к маслу.
Модифицированный адсорбент на основе мха представляет собой многообещающий и экологически чистый инструмент для борьбы с разливами нефти благодаря своей отличной адсорбционной способности и возможностью многократного использования.