Fin dall'inizio dell'industrializzazione, le fuoriuscite di petrolio e gli inquinanti organici industriali hanno rappresentato una grave minaccia per la salute umana e per gli ecosistemi marini e di superficie. L'inquinamento causato da fuoriuscite di petrolio, acque reflue industriali e scarichi di sostanze pericolose è stato riconosciuto come uno dei principali problemi ambientali.
Oltre alle acque reflue oleose, l'inquinamento proveniente dai depositi di petrolio in cui vengono immagazzinati gasolio e benzina, le acque reflue provenienti dai processi industriali contenenti sostanze oleose, l'inquinamento da particolato nocivo nell'atmosfera e l'inquinamento da metalli pesanti nocivi in superficie e nel sottosuolo sono diventati tutti una seria sfida globale.
Negli ultimi anni, con l'introduzione di nuovi materiali e tecnologie, l'applicazione di materiali espansi e materiali a struttura porosa nel campo della filtrazione dell'aria, dell'adsorbimento e della separazione di particelle, della separazione olio-acqua e di altre filtrazioni e separazioni intermedie è diventata un settore di grande interesse, fornendo un contributo importante per affrontare la crisi ambientale.
Cos'è una spugna commerciale?
Oggi, ci si aspetta che i robot sottomarini svolgano operazioni di pulizia delle fuoriuscite di petrolio, impedendone la diffusione e rimuovendo oltre il 90% delle goccioline di petrolio dalle acque reflue in meno di dieci minuti. Il materiale filtrante che svolge il compito di separare il petrolio dall'acqua è la familiare spugna che, dopo aver catturato il petrolio dalle acque reflue, può essere trattata con un solvente che lo rilascia. Una volta estratto, il petrolio dalla spugna può essere riutilizzato decine di volte senza perdere la sua efficacia.
Cos'è la filtrazione? La filtrazione è la separazione di solidi e fluidi mediante un materiale poroso che ne impedisce il passaggio. È importante notare che i fluidi includono sia liquidi che gas. I filtri possono essere chimici, biologici o fisici. La filtrazione è una caratteristica importante della schiuma.
Le spugne filtranti sono anche conosciute come spugne a rete, spugne a scoppio e spugne antipolvere. Sono in grado di assorbire da 30 a 100 volte il proprio peso in olio e possono essere utilizzate per ripulire le fuoriuscite di petrolio in modo economico ed efficace, senza danneggiare la vita marina. La spugna può essere utilizzata in modo continuo tramite aspirazione, assorbendo acqua ed espellendo l'olio.
Le spugne commerciali odierne, come le spugne di poliuretano, le spugne di poliolefine, le spugne di melammina e le spugne composite di carbone attivo, sono di grande interesse nel campo della rimozione del petrolio greggio dall'acqua di mare e dalle acque reflue industriali grazie al loro basso costo, all'elevata porosità tridimensionale (3D), alla bassa densità, alle eccellenti proprietà meccaniche e alla notevole riutilizzabilità.
Tuttavia, la natura anfifilica delle spugne commerciali ne limita l'utilizzo nei processi di trattamento per l'assorbimento di oli. Per migliorarne le prestazioni di assorbimento, sono necessarie modifiche per ottenere spugne idrofobiche, lipofile e selettive nella filtrazione delle sostanze nocive. Queste nuove spugne, efficienti ed economiche, hanno dimostrato un ampio utilizzo commerciale nella separazione olio-acqua, nella purificazione dell'aria e nell'estrazione e separazione di sostanze pericolose.
Proprietà metrologiche delle schiume filtranti
La densità netta, espressa in kg/m³, è il peso di un dato volume di schiuma. È la caratteristica qualitativa chiave delle schiume filtranti. Le schiume a densità più elevata sono più resistenti e stabili di quelle a densità inferiore.
- Resistenza alla compressione
La resistenza alla compressione di un materiale espanso è la quantità di stress necessaria per comprimere il materiale fino a una percentuale predeterminata del suo spessore originale (ad esempio, il 40%). Le schiume filtranti con un basso modulo di compressione sono più morbide e flessibili di quelle con un'elevata resistenza alla compressione.
- Allungamento a rottura
L'allungamento a rottura è una misura della capacità di un materiale di deformarsi. Viene determinato tramite prove di trazione, in cui un campione di materiale viene allungato in condizioni controllate fino alla rottura. L'allungamento a rottura è la velocità di allungamento alla quale si verifica la frattura ed è espresso come percentuale della lunghezza originale del campione.
- Resistenza alla trazione
La resistenza alla trazione è un'altra proprietà determinata nelle prove di trazione. Un campione di materiale viene allungato fino a fratturarsi. Lo sforzo a cui si verifica la frattura è la resistenza alla trazione del materiale.
- PPI della schiuma filtrante
Il PPI è il numero di pori per pollice (pollice), ovvero il numero di aperture per pollice lineare. Acquari e filtri per acquari sono schiume con diversi PPI che identificano il numero di celle al loro interno. Pertanto, un valore basso come PPI 10 significa che ci sono meno pori all'interno della schiuma e quindi i pori delle bolle sono più grandi e aperti, offrendo più spazio per il passaggio delle particelle d'aria. In alternativa, maggiore è il valore PPI, più densa è la schiuma, meno fluida e più restrittiva è.
Importanti applicazioni delle schiume filtranti
I materiali filtranti schiumogeni e porosi sono materiali chiave e ampiamente utilizzati nei settori dell'aria, dei liquidi, chimico, della protezione ambientale, energetico, automobilistico e in altri settori, nonché per il sostentamento delle persone. I materiali filtranti (apparecchiature filtranti, elementi filtranti, materiali filtranti, coadiuvanti di filtrazione, ecc.) hanno una vasta gamma di applicazioni nei settori automobilistico, petrolchimico, della protezione ambientale e nei settori upstream e downstream, e sono importanti per il funzionamento sicuro e affidabile di processi e apparecchiature, il miglioramento dell'efficienza produttiva e il consumo energetico. Sono inoltre un materiale tecnico chiave per i sistemi di controllo dell'inquinamento atmosferico e idrico.
Classificazione dei materiali delle schiume filtranti
Schiuma di poliuretano, schiuma melamminica e poliolefina con spugna di carbone attivo sono materiali filtranti comuni e ampiamente utilizzati nei progetti di filtrazione di uso quotidiano. Questo a differenza di altre tecnologie simili in fase di sviluppo, che tendono ad essere costose, difficili da scalare o richiedono l'uso di materiali speciali come nanotubi di carbonio e grafene. L'ampia disponibilità di questo materiale e la semplicità del processo di produzione consentono una rapida scalabilità della tecnologia.
Schiuma melamminica
Un materiale poroso ultraleggero utilizzato in una varietà di prodotti, tra cui spugnette per la pulizia della casa e materiali isolanti. Le spugne in melamina vengono modificate immergendole in una soluzione contenente una piccola quantità di gomma siliconica chiamata PDMS e il solvente esano. Il sottile rivestimento ottenuto da questo processo respinge l'acqua e consente all'olio di essere assorbito nella spugna, rendendo il materiale super idrofobico e super lipofilo. I ricercatori hanno dimostrato che questo nuovo materiale può rimuovere oli e contaminanti chimici organici immiscibili (difficilmente mescolabili) con l'acqua, come idrocarburi, refrigeranti e fluidi isolanti da trasformatori di potenza, composti cancerogeni chiamati PCB e alcuni pesticidi. Può essere riutilizzato più volte e può essere facilmente utilizzato per pulire fuoriuscite di petrolio e fuoriuscite di sostanze chimiche industriali.
I materiali porosi trovano impiego in un'ampia gamma di applicazioni e contribuiscono a qualsiasi tipo di filtrazione.
1, raffinerie
2, irrigazione a perno
3, discariche – percolato
4, neve artificiale
5, industria mineraria
6, irrigazione agricola
7, produzione di energia e dighe idroelettriche
8, giardinaggio e irrigazione del campo da golf
9, allevamenti ittici
10, industria della carta
11, sistemi HVAC
12, applicazioni di acque grigie
13, filtrazione dell'acqua di mare
14, torri di raffreddamento, applicazioni a flusso laterale e totale
15, protezione da ultrafiltrazione e osmosi inversa
16, filtrazione dell'acqua di zavorra
17 Industria petrolifera
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Informazioni su SINOYQX
SINOYQX è un'enorme entità chimica basata sulla catena del gas, che produce urea (AdBlue), melammina, schiuma di melammina, cianurato di melammina (MCA), polifosfato (MPP), resina di polivinilbutirrale (resina PVB a bassa polimerizzazione) e altri prodotti chimici. La capacità annua di AdBlue è di 150,000 litri e 600,000 tonnellate di granuli; di melammina 50,000 tonnellate; di schiuma di melammina 200,000 m³, di cianurato di melammina (MCA) 3 tonnellate. E il Transulate (equivalente a 50,000M Thinsulate) è di 3 m² al giorno.
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