Từ ảnh chụp, ta dễ dàng nhận thấy bằng mắt thường góc tiếp xúc của nước với bề mặt tấm carbon lớn hơn 90o, chứng tỏ tấm carbon là vật liệu ky nước.
Hình III.23. Tính kỵ nước của tấm carbon
Kết quả nghiên cứu khả năng tách chất của màng lọc phủ vật liệu nano carbon được thể hiện trong hình III.24. Trong các thực nghiệm này, pha dầu ở phía trên còn pha nước ở phía dưới, được cho thêm kali dicromat (K2Cr2O7) để tạo mầu đỏ cho dễ phân biệt.
Trong quá trình lọc hút chân không, hỗn hợp được khuấy trộn đều. Vì tấm lọc nano carbon kỵ nước, ưa dầu nên khi tấm lọc tiếp xúc với hỗn hợp dầu - nước, nước bị đẩy ra còn dầu được hấp phụ vào tấm lọc nano carbon và nhờ lực hút chân không nên dầu hấp phụ đã bị hút xuống phía dưới tấm lọc. Kết quả là pha dầu và pha nước đã được tách ra dễ dàng, trong đó, pha dầu đi qua tấm lọc xuống bình phía dưới còn nước ở lại phía trên tấm lọc.
Thí nghiệm vừa rồi là một thí nghiệm được thiết kế để minh chứng một cách trực quan cho khả năng tách dầu và nước ra khỏi nhau. Vì vậy, chúng tôi đã thiết kế mẫu giả có tỷ lệ thể tích nước – dầu tương đối lớn. Trong thực tế, có thể nước chỉ lẫn một lượng nhỏ trong dầu và cần thiết phải được tách ra. Vậy trong trường hợp này, nước và dầu có dễ dàng được tách khỏi nhau nhờ tấm lọc nano carbon hay không? Để trả lời câu hỏi này, chúng tôi đã thiết kế thí nghiệm thứ hai, trong đó, hàm lượng nước trong dầu là 5 % (dạng nhũ tương). Lặp lại thí nghiệm trên rồi xác định hàm lượng nước trong dầu sau khi tách nước.
Kết quả cho thấy, lượng nước còn lại trong dầu là 0,9 %. Điều đó chứng tỏ, vật liệu CNTs có khả năng rất tốt nước ra khỏi dầu.
Tất nhiên, để khảo sát kỹ vấn đề này còn cần phải tiến hành các nghiên cứu với hàm lượng nước trong dầu khác nhau, nước phân tán trong các dung môi khác nhau, kích thước các hạt nước trong nhũ tương dầu khác nhau, phương pháp điều chế tấm lọc CNTs khác nhau, …
Tuy nhiên, đây là những kết quả bước đầu hết sức lý thú, mở ra khả năng ứng dụng thực tiễn của vật liệu trên cơ sở CNTs.
59
Hình III.24. Lọc dầu trong hệ dầu nước của tấm carbon
III.5.2. Thăm dò khả năng ứng dụng vật liệu trong xử lý sự cố tràn dầu
Trong phần này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng thu hồi dầu và tái sử dụng vật liệu sau khi hấp phụ. Đối tượng được lựa chọn nghiên cứu là vật liệu C-CNTs và xốp CNTs. Cả hai vật liệu đều được hấp phụ dầu đến bão hòa. Tiếp theo, vật liệu C-CNTs bão hòa dầu được giải hấp bằng cách gia nhiệt và xử lý chân không. Vật liệu xốp CNTs được giải hấp bằng cách ép cơ học. Sau khi giải hấp, vật liệu được tái sử dụng. Thực nghiệm được lặp đi lặp lại nhiều lần. Kết quả nghiên cứu được trình bày trong các bảng III.4 và III.5.
Bảng III.4: Khả năng ứng dụng của vật liệu C-CNTs
Số lần thử nghiệm Hiệu suất thu hồi dầu (%) Hệ số Q
Lần 1 98,4 5,3
Lần 2 97,9 5,2
60
Lần 4 98,6 5,3
Bảng III.5: Khả năng ứng dụng của vật liệu xốp CNTs
Số lần thử nghiệm Lượng dầu thu hồi (%) Hệ số Q
Lần 1 98,4 58,3
Lần 2 99,0 58,2
Lần 3 98,6 58,9
Lần 4 98,9 58,9
Như vậy, qua các thử nghiệm thăm dò trên có thể tạm rút ra kết luận là cả hai loại vật liệu đều có khả năng cho thu hồi dầu hấp phụ và có khả năng tái sử dụng nhiều lần. Điều đó chứng tỏ, các vật liệu này đều có khả năng ứng dụng thực tiễn cao. Tất nhiên, do đây chỉ là những nghiên cứu thăm dò, nên để có thể hướng tới việc ứng dụng thực tiễn, sẽ còn cần rất nhiều nghiên cứu bổ sung.