Nanodelci in magneti ponujajo nov, učinkovit način odstranjevanja olja iz vode

Anonim

Ko se olje zmeša ali vstopi v vodo, so običajne metode čiščenja vode in odstranjevanja olja lahko izzivne, drage in okolju tvegane. Toda raziskovalci na Inštitutu za inženirstvo Cockrell na Univerzi v Teksasu v Austinu verjamejo, da so morda razvili boljši način.

V študiji, objavljeni spomladi v Journal of Nanoparticle Research, so raziskovalci uporabili magnetne nanodelce za ločevanje olja iz vode s preprostim postopkom, ki se opira na elektrostatično silo in magnet. Inženirji verjamejo, da bi njihova nova tehnika lahko izboljšala čiščenje vode za proizvodnjo nafte in plina, učinkovitejše čiščenje razlitij nafte in potencialno odstranjevanje svinca iz pitne vode.

Danes se nanodelci, ki so drobni delci, ki jih lahko obložimo z različnimi kemikalijami, kot so polimeri, uporabljajo na številnih področjih in panogah, vključno z medicino, energijo in elektroniko. Vsestranskost nanodelcev je navdihnila ekipo UT Austin, da bi raziskala, kako bi se delci lahko uporabljali za proizvodnjo nafte, da bi zmanjšali njegov vpliv na okolje in povečali učinkovitost pri kopnem in vrtanju na morju. Verjamejo, da bi se njihova tehnika lahko uporabljala tudi za zdravljenje milijonov galonov sladke vode, ki se uporablja pri hidravličnem lomljenju, in za pomoč pri čisti pitni vodi.

Sodobne metode proizvodnje olja ločijo 95 odstotkov olja iz proizvedene vode, vendar pustijo za seboj majhne kapljice olja, ki jih je težko iztisniti, kar naredi čiščenje in odlaganje vode bolj zahtevno in okolju tvegano.

"Ta nova tehnika je resnično namenjena odstranitvi tega malo olja v tej vodi, ki jo je treba odstraniti, preden jo lahko obravnavate", je dejal Saebom Ko, raziskovalni sodelavec oddelka za nafto in Geosystems Engineering in vodilni avtor na študija. "Prednost uporabe magnetnih nanodelcev je, da so majhne oljne kapljice, ki se nanesejo na nanodelce, mnogo hitreje ločene od vode kot tradicionalni procesi fizičnega ločevanja, saj je magnetna sila lahko večja od gravitacije."

Ko je sodeloval z ekipo, vključno s profesorjem naftnega in geosistema Hughom Daigleom, profesorjem biomedicinskih inženirjev Thomasom Milnerjem in raziskovalcem Chun Huhom za oblikovanje površinskih premazov za magnetne nanodelce, ki bi jih lahko uporabili za odstranjevanje olja. Uporabili so tehniko, imenovano visoko gradientno magnetno ločevanje, ki je bila uporabljena v rudarstvu za odstranjevanje kovin in v prehrambeni industriji za odstranjevanje strupenih delcev.

Glavni napredek ekipe je oblikovanje površinskih premazov za nanodelce, ki se lahko držijo kapljic olja z uporabo elektrostatične sile. Ekipa je premazala magnetne nanodelce s polimeri, katerih površinska obremenitev je pozitivna. Pozitivno nabiti magnetni nanodelci se nato z elektrostatično privlačno silo zapahnejo na kapljice z negativnim nabojem olja, podobno kot krpo za prah za prah prinaša prah. Proces, ki traja nekaj sekund pri laboratorijskih testih, se lahko zgodi tudi obratno. Če imajo ciljne snovi pozitivne površine, lahko magnetne nanodelce prevlečemo z negativnimi polnili, da bi pritegnili tarčo.

"To je preprosta zamisel, " je dejala Daigle. "Izrabljamo magnetne lastnosti teh nanodelcev, da se držijo kapljic olja in v bistvu magnetizirajo kapljice olja, tako da jih lahko izvlečemo z magnetom."

Enostavnost tehnike in prožnost magnetnih nanodelcev sta motivirala raziskovalce, da razmišljajo o različnih aplikacijah.

"Aplikacija se lahko razširi daleč preko oljnega polja, ker lahko z ustreznim načrtovanjem površinskega premaza vzamete magnetno jedro in jo prevlečete s katero koli kemikalijo, ki jo izberete na zunanji strani, da se držite cilja in ga izvlečete z magnetom" Daigle je dejal.

Raziskovalci so predvideli oblikovanje metode za uporabo teh nanodelcev za čiščenje razlitij nafte v oceanu. Raziskujejo tudi, kako se lahko magnetne nanodelce uporabijo za odstranjevanje svinca in drugih onesnaževal iz pitne vode, načrti za testiranje svojih idej to poletje.

Ekipa za proizvodnjo nafte in plina načrtuje razvoj sistema obdelave, ki bi lahko zmogel hitro obvladovati veliko količino olja in vode, kar bi bilo ključnega pomena za lokacije na morju na kopnem in na morju.

"Trenutno razvijamo postopek za obnovo brez kemikalij za ponovno uporabo nanodelcev. Druge metode regeneracije uporabljajo kemikalije za pridobivanje olja, kar povzroča proizvodnjo drugih nevarnih odpadkov, " je dejal Ko. "Verjamemo, da z recikliranjem in ponovno uporabo nanodelcev ne more samo zmanjšati obratovalnih stroškov, temveč bi bil lahko okolju prijazen proces, ki zmanjšuje nevarne odpadke."

menu
menu