Uhlík – zdroj materiálu pro filtry produkující chemicky čistou vodu

5. února 2012 | Rubrika: Čistota vody a rekreace , Co bychom měli vědět o vodě

Struktura oxidu grafenu

Filtr, přes který lehce proteče voda, ale který zadrží vodík nebo helium, vyvinuli vědci z Univerzity v Manchesteru. Informuje o tom populárně-vědecký server osel.cz.

Podle české mutace článků ze zahraničních zdrojů je takový filtr tvořen oxidem grafenu, jehož drobné šupinky se získávají oxidací grafitu (tuhy) působením například manganistanu draselného, dusičnanu sodného a koncentrované kyseliny sírové. Jimi oxidovaný minerál se pomocí ultrazvuku ve vodě rozpadne na jemné jednovrstevné šupinky oxidu grafenu (zkráceně GO – graphene oxide) mikrometrových rozměrů. Ty pak představují surovinu na výrobu větších ploch grafenu určeného pro technické účely. Ten se získá například sprejováním nebo rotačním nanášením rovnoměrně rozmíchané disperze GO šupinek na vhodnou podložku, zpravidla měděnou folii. Když se výsledná vrstvička z měděného podkladu odstraní a chemicky redukuje, vzniká z ní jakási grafenová tenoučká „překližka“, pospojovaná z jednotlivých droboučkých jednovrstevných grafenových záplat.

Vědci z Univerzity v Manchestru tímto vytvořili ultratenké malé GO folie. Mikroskopický snímek jejich průřezu při asi stotisícinásobném zvětšení připomíná „štos“ starého novinového papíru do sběru s tím rozdílem, že jednotlivé listy mají různé rozměry a jsou do vrstev poskládané nejen nad, ale i vedle sebe. Již vrstvy tenčí než jeden mikrometr byly schopny odolávat rozdílu tlaku na své jedné a druhé straně až do hodnot 100 milibarů. Jde o překvapivě pevný a zároveň pružný materiál. A jak řada pokusů prokázala, i o ultratenký filtr v podstatě nepropustný pro všechno kromě chemicky čisté vody. Páry vody GO membránou prostupují zcela volně, jako by v cestě neměly žádnou překážku. Při jednom z mnoha testů vědci dokázali, že lze tímto způsobem zvyšovat koncentraci alkoholu například ve vodce. Voda i etanol se z ní vypařují, ale přes GO filtr ven unikne jenom ta voda.

Tím ale zvláštní vlastnosti GO folie nekončí. Když fyzikové zkoumali prostupnost různých plynů, zjistili, že dokáže zcela bezpečně zadržet i ty nejmenší atomy, jaké má helium či argon, nebo malé dvojatomární molekuly vodíku a dusíku. Speciální nádobku naplnili zkoumaným plynem tak, aby na GO membránu působil mírným přetlakem vzhledem na vnější atmosférický tlak (rozdíl byl menší než 100 milibarů). Ani po několika dnech nezaznamenali žádnou změnu, která by naznačovala vyrovnávání tohoto rozdílu. Úniky nad folií nezaregistroval ani citlivý spektrometr. Tisícinu milimetru tenká GO membrána byla tedy schopna zadržet i helium, jehož titěrné atomy se dokážou propasírovat i přes milimetr tlusté sklo.

Naše voda podle www.osel.cz

Bližší údaje o oxidu grafenu: Článek Daniel R. Dreyer et al.: The chemistry of graphene oxide, Chemical Society Reviews, 2009.

Zahraniční zdroje: University of Manchester, Science, ilustrační foto: www.osel.cz

 

 

Související rubriky: Čistota vody a rekreace, Co bychom měli vědět o vodě, Vodovody a kanalizace