Forskare vid South Ural State University är engagerade i skapandet av en multifunktionell kolsorbent. Materialet kommer att kunna absorbera både flera typer av skadliga ämnen som produceras i industriell produktion och selektivt sorbera enskilda organiska ämnen. Den ursprungliga sorbenten kan riktas mot de mest farliga föroreningarna, vars absorption kommer att vara en prioritet för den. Om detta ämne, en vetenskaplig artikel publicerades i tidskriften Eldfast och industriell keramik .

Forskare har redan patenterat en kolsorbent med selektiv verkan i förhållande till fenol – ett organiskt ämne som har en giftig effekt på miljön och människors hälsa. Fenol tillhör den andra klassen av faror, lätt att tränga in i kroppen genom huden och lungorna, negativt påverkar nervsystemets och kardiovaskulära systemens funktion. Den väsentliga uppgift som forskarna ställer sig är att utveckla material som, i maximala volymer, "absorbera" specifika typer av giftiga föroreningar som kommer ut i miljön.

"Vi är engagerade i kolsorbenter. Enligt moderna koncept, den porösa strukturen är ansvarig för deras adsorption, dvs makroporer och mikroporer i materialet. Om porstorleken är relativt lika stor som molekylernas storlek, materialet får bra sorberande egenskaper. Med andra ord, molekyler av ett skadligt ämne kommer att tränga in i strukturen av sorbenten och förbli i den. Dock, nyckelproblemet är att molekyler av olika ämnen av liknande storlek sorberas i det ena fallet och inte i det andra. Dessutom, om det i ett kolmaterial finns två porer av liknande storlek, då i en av adsorptionerna av något ämne kan förekomma, men i den andra, adsorption observeras inte. Detta är huvudmotsägelsen i den nuvarande teorin, säger Alexander Soldatov, kandidat för tekniska vetenskaper, biträdande professor i livssäkerhet vid Polytechnic Institute of SUSU.

Forskare utgår från antagandet att den porösa strukturen definitivt påverkar adsorption, men den kemiska strukturen på dess yta betraktar det mest betydande bidraget till adsorptionskapaciteten hos en kolsorbent. Beroende på strukturen av kolmaterialet, det kommer att uppvisa sorberande egenskaper i förhållande till en speciell klass av organiska föreningar i bredare eller mindre utsträckning.

I detta avseende forskargruppen studerar olika sorbenter, utvärdera deras sorberande egenskaper, och sedan kemiskt modifiera materialets ytstruktur. Nästa, ett test av sorbenten utförs, vars syfte är att kontrollera om materialets sorptionskapacitet har ökat eller inte. Som följer, sorbentens ytstruktur, liksom dess porositet, bestämmer effektiviteten av ett sådant material när det interagerar med föroreningar.

Hittills, experiment har utförts med olika skadliga ämnen, inklusive fenol, polyfenoler, aldehyder, ketoner, poly, och heteroaromatiska föreningar, och andra. Studien visade att varje klass av ämnen absorberas av en sorbent med olika grad av intensitet. I detta avseende forskarna satte sig en annan uppgift.

"Under industriella förhållanden, ett specifikt företag har en viss (ganska begränsad) lista över föroreningar. Baserat på det här, vi kan producera sorbenter som selektivt sorberar en viss grupp komponenter. Eftersom kapaciteten hos något absorberande material är begränsad, prioriteringen för oss är absorptionen av de mest miljöfarliga ämnena. Om sorbenten huvudsakligen absorberar vissa ämnen och utesluter andra, vi kommer att kunna städa mer effektivt, till exempel, vatten från de mest skadliga föroreningarna. Med andra ord, vi kommer att kunna reglera selektiviteten hos sorbenter, generera dem för absorption av specifika grupper av ämnen "på beställning", sa Alexander Soldatov.

Sorptionsprocesser används inte bara för att lösa miljöproblem utan även i industriell produktion. Därför, resultaten av studien av kolsorbenter kan användas både för att säkra miljön och för produktion av olika militära och civila produkter. Det är känt att kolbindning har exceptionell styrka, och kolmaterial med samma styrka är mycket lättare än de flesta metaller. Dessutom, kolfiber förstärker och stärker många kompositmaterial. En annan möjlig tillämpning representerar skapandet av nya litiumsulfidbatterier, som kommer att vara 20-30% effektivare än de som för närvarande används.