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氣凝膠,一種聽起來充滿未來感的輕質固體,有時被稱為“冷凍煙”,有一天可能會像本週在愛爾蘭海發生的石油 spill 事件一樣清理油 spill,並因其超強的吸收性和海綿狀特性而過濾廢水。
奈米凝膠,一種品牌為氣凝膠的產品,由改性的、防水的二氧化矽製成,根據工業與工程化學研究雙週刊最新一期中的研究,它比通常用於廢水過濾的其他材料更快、更多地吸收了油汙。 總部位於波士頓的卡博特公司生產奈米凝膠,資助了這項研究並提供了產品。
“我們認為氣凝膠比其他已嘗試過的吸附劑,如活性炭和蛭石,要好得多,”亞利桑那州立大學 (A.S.U.) 的化學工程教授兼合著者 Bob Pfeffer 告訴ScientificAmerican.com。“我們認為氣凝膠效率更高。” 木屑、泥炭吸附劑、膨潤土、有機粘土、蘆葦金絲雀草以及亞麻或麻纖維也被用作過濾器,但氣凝膠是否會成為一種更昂貴或更便宜的材料將取決於其製造成本以及是否可以重複使用。
氣凝膠吸引石油、甲苯和其他最終進入工業工廠廢水的有機化合物。 其作為清潔產品的潛力來自其吸附(分子粘附在氣凝膠表面)和吸收(其孔隙將分子吸入凝膠內部)的特性。 氣凝膠具有巨大的表面積,最多可容納自身重量七倍的物質。 (您可以從這集 KQED Quest Lab 節目 中很好地瞭解氣凝膠。) 如果不重複使用,它將被丟棄。
來自 A.S.U.、殼牌和新澤西理工學院的科學家透過將一列奈米凝膠珠暴露於水和大豆油的混合物中來測試該產品,以模擬廢水處理廠中進行的過濾型別。 下一步是連續執行該過程,看看它是否可以在廢水處理廠更大規模地工作。
Pfeffer 的小組沒有研究氣凝膠在油 spill 清理中的應用,“儘管這顯然是它的一個應用,因為氣凝膠是非常好的吸收劑,”他說。 因為它們非常輕,“它們會在下沉之前吸收油汙。 其他吸附劑會在吸收油汙之前沉到水底。” 先前的研究表明,另一種氣凝膠能夠過濾多達自身重量 14 倍的油水混合物。
氣凝膠於 20 世紀 30 年代被發現,如今用於隔絕太空服、滑雪服和工業管道。 我們有更多關於氣凝膠歷史的資訊,它是最奇特的固體之一。
一塊 0.07 盎司(兩克)的氣凝膠支撐著一塊 5.5 磅(2.5 公斤)的磚塊/NASA JPL via Wikimedia Commons