JPC: Нанопузырьки совершат прорыв в эффективности химических реакций

Газы необходимы для многих химических реакций, а пузырьки — это один из способов удержания газов в растворе. По сравнению с крупными пузырьками, нанопузырьки обладают повышенной стабильностью, то есть они могут дольше оставаться в растворе, не лопаясь.

Благодаря повышенной стабильности они обеспечивают более высокую доступность газов в растворе, что позволяет увеличить время протекания химических реакций.

Исследователи из Техасского университета A&M под руководством доктора Хамидрезы Самоуэй (Hamidreza Samouei) углубляют понимание того, что делает нанопузырьки — пузырьки диаметром меньше пряди волос — такими стабильными и какие факторы играют роль в их стабильности. Их результаты опубликованы в свежем номере журнала Journal of Physical Chemistry.

Когда мы закачиваем газ в промышленных масштабах, мы не хотим тратить его впустую. Мы хотим максимально использовать его для химических реакций, — говорит Самуэй, доцент-исследователь кафедры нефтяной инженерии имени Гарольда Вэнса.

В этом и заключается главная цель — удерживать газ в растворе очень, очень долго, в идеале — бесконечно долго; удерживать газ в растворе, не разрывая его.

Исследователи обнаружили, что стабильность нанопузырьков во многом зависит от их электрических зарядов и взаимодействия между зарядами пузырьков и растворителя. На стабильность нанопузырьков также влияют любые добавки в раствор.

Способность нанопузырьков удерживать газ в растворе дает им множество реальных применений, включая очистку сточных вод, гидропонику и дезинфекцию. При использовании нанопузырьков в гидропонном земледелии растения вырастают крупнее своих собратьев, выращенных без нанопузырьков. Нанопузырьки позволяют получить больше кислорода в воде, создавая лучшую среду для процветания растений.

Понимание стабильности нанопузырьков — это маленькая часть большой исследовательской головоломки. Исследователи впрыскивают углекислый газ в соленые растворы, чтобы извлечь из них различные минералы. Минералы, полученные таким способом, известным как добыча рассола, используются в различных областях, таких как литиевые батареи и магниевые удобрения.

Для этого проекта нам нужен был способ увеличить концентрацию углекислого газа, поэтому мы использовали нанопузырьки, — отмечает Самуэй.

Теперь, когда мы лучше понимаем, как увеличить время жизни нанопузырьков, они станут ключевым инструментом в практике добычи рассола.

Ранее ученые предложили использовать нанопузырьки в борьбе с радиацией.

17.12.2024