აეროგელის კედლის მომწოდებელი აეროგელების სტრუქტურული მახასიათებლები

სწრაფი ეკონომიკური განვითარების კვალდაკვალ, გარემოსდაცვითი საკითხები, როგორიცაა გლობალური კლიმატის ცვლილება და ჰაერისა და წყლის დაბინძურება, სულ უფრო სერიოზული ხდება, რაც მნიშვნელოვან საფრთხეს უქმნის ეკოსისტემებს, ადამიანის გადარჩენასა და ჯანმრთელობას. შემუშავდა სხვადასხვა გამწმენდი ტექნოლოგია, რათა მოგვარდეს სათბურის გაზების ემისიების, აქროლადი ორგანული ნაერთების (VOC), გოგირდის ოქსიდების (SOx) და აზოტის ოქსიდების (NOx) კონტროლთან დაკავშირებული საკითხები, ასევე წყლის გაწმენდა, მათ შორის ადსორბცია, შთანთქმა, ბიოლოგიური მეთოდები, პლაზმური ტექნოლოგიები, ფოტოკატალიზი და წვის მეთოდები.

მათ შორის, ადსორბციის მეთოდი გამოირჩევა შედარებით დაბალი ღირებულებით, გამოყენების ფართო სპექტრით, გამოყენების სიმარტივით, მეორადი დაბინძურების არარსებობით და ადსორბენტების ხელახალი გამოყენების შესაძლებლობით. ამ უპირატესობებმა განაპირობა მისი ფართოდ გამოყენება ჰაერის გამწმენდში. მაღალეფექტური ადსორბციული მასალების შემუშავება, რომელიც ამ ტექნოლოგიის ძირითადი ელემენტია, სამეცნიერო კვლევის ძირითად სფეროდ რჩება.

აეროგელები წარმოადგენს ფოროვან მყარ მასალებს, რომლებიც წარმოიქმნება კოლოიდური ნაწილაკების ან მაკრომოლეკულების ნანოფოროვან ქსელურ სტრუქტურაში აგრეგირებით, რომელთა ფორებიც ივსება აირისებრი დისპერსიული გარემოთი. ისინი ხასიათდება უკიდურესად მაღალი სპეციფიკური ზედაპირის ფართობით, ულტრამაღალი ფორიანობით, კონტროლირებადი ღია ფოროვანი სტრუქტურით, ქიმიურად ადვილად მოდიფიცირებული ზედაპირით და მრავალფეროვანი ტიპებითა და ფორმებით. ფოროვანი ადსორბციული მასალებისთვის სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი, ფორების სტრუქტურა და ზედაპირის ქიმიური თვისებები ადსორბციული მახასიათებლების განმსაზღვრელი ძირითადი ფაქტორებია. აეროგელებს აქვთ სამგანზომილებიანი უწყვეტი ნანოფოროვანი ქსელური სტრუქტურა 99.8%-მდე ფორიანობით. სილიციუმის დიოქსიდის (SiO₂) ბაზაზე დამზადებული აეროგელებისა და გააქტიურებული ნახშირბადის აეროგელების სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი შეიძლება მიაღწიოს დაახლოებით 1000 მ²/გ-ს და 3300 მ²/გ-ს, შესაბამისად. მაღალი ფორიანობა და დიდი სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი უზრუნველყოფს აქტიური ადსორბციული ადგილების დიდ რაოდენობას, რაც აეროგელების ადსორბციულ უნარს დაახლოებით ექვსჯერ აღემატება გააქტიურებული ნახშირის ადსორბციულ უნარს. გარდა ამისა, აეროგელების ღია და ურთიერთდაკავშირებული ფორების სტრუქტურა ხელს უწყობს დიფუზიას და აირის ტრანსპორტირებას, რაც ხელს უწყობს აირის მოლეკულებსა და ადსორბციის ადგილებს შორის კონტაქტს. ამიტომ, აეროგელები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ როგორც აირების ადსორბციული გაწმენდაში, ასევე წყლიანი გარემოს გაწმენდაში.

უნდა აღინიშნოს, რომ ფიზიკური ადსორბციისთვის მხოლოდ აეროგელების შინაგანი ქსელური სტრუქტურის გამოყენებისას, ადსორბციის მოცულობა შეზღუდული რჩება და სელექტიურობა შედარებით დაბალია. რეალურ პირობებში, თანმხლები აირის კომპონენტების კონკურენტული ადსორბცია ხშირად უარყოფითად მოქმედებს სამიზნე აირების დაჭერაზე. ამიტომ, ბოლო წლებში კვლევა ძირითადად ფოკუსირებულია აეროგელების მოდიფიცირებასა და ფუნქციონალიზაციაზე, რათა გაიზარდოს მათი ადსორბციული უნარი და/ან სელექციურობა კონკრეტული ნივთიერებების მიმართ.

SiO₂-ზე დაფუძნებული აეროგელების CO₂ ადსორბციის სფეროში, სილიციუმის კარბიდი (SiC) და ახალი მასალები, როგორიცაა გრაფენის აეროგელები, ძირითადად გამოიყენება ამინური ფუნქციონალიზაცია და აზოტის დოპირება ტუტე აქტიური ცენტრების შესაქმნელად. ეს საშუალებას იძლევა ერთდროულად გაიზარდოს ადსორბციის უნარი და CO₂ სელექციურობა სპეციფიკური ქიმიური ადსორბციის გზით. ნახშირბადის აეროგელების შემთხვევაში, დამატებითი აქტივაცია მნიშვნელოვნად ზრდის სპეციფიკურ ზედაპირს და წარმოქმნის მიკროფორებსა და ულტრამიკროპორებს, რომლებიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ CO₂ ადსორბციის მაღალი ეფექტურობის მიღწევაში.

ადსორბციაზე დაფუძნებული VOC-ების მოცილების სფეროში, ფიზიკური ადსორბციის მთავარი გამოწვევა წყლის მოლეკულების კონკურენტული ადსორბციის დაძლევის აუცილებლობაა. ამიტომ, ამ სფეროში კვლევა ძირითადად ფოკუსირებულია აეროგელების ჰიდროფობიურ მოდიფიკაციაზე არაპოლარული ორგანული ფუნქციური ჯგუფების შემოღებით. ამავდროულად, ლითონის ოქსიდზე დაფუძნებული აეროგელები და ახალი ბიომასაზე დაფუძნებული აეროგელები, მათი უნიკალური აქტიური ცენტრების წყალობით, ხშირად შეუძლიათ VOC-ების ეფექტურად მოცილება ქიმიური ადსორბციის გზით.



Jutao Environmental Technology — აეროგელის ხსნარის სპეციალისტები

დარჩით ჩვენთან კავშირზე, რათა მიიღოთ უახლესი განახლებები, ინდუსტრიის შესახებ ინფორმაცია და გამოყენებითი გადაწყვეტილებები აეროგელის სფეროში.