Китайські дослідники випробували вуглецеві нанотрубки як фільтр для сигарет. Результати виявилися вражаючими.
Про шкоду куріння всім добре відомо, проте людство не може розлучитися з цією згубною звичкою. Тому вченим нічого не залишається, як шукати все більш досконалі фільтри для сигарет (див., наприклад, замітку про фільтр «» Онкосорб «», розроблений в Інституті біохімічної фізики ім.Н.М. Емануеля РАН - http://www.nkj.ru/news/2805/
) .Вуглецеві нанотрубки (УНТ) вже добре себе зарекомендували в експериментах з видалення фтору, свинцю та кадмію з розчинів. Логічно було пояснити, що такі матеріали встигнуто впораються і з витяганням різноманітних забруднень з газової фази, наприклад з сигаретного диму
. Китайські вчені у своїх дослідженнях використовували оксидовані УНТ (О-УНТ). Для порівняння були взяті стандартні сорбенти - вельми поширений в промисловості синтетичний цеоліт і активоване вугілля
. Всі сорбенти були поміщені у фільтруючий мундштук сигарет. Процес «куріння» проводили автоматично в стандартних умовах, прийнятих у тютюновій промисловості для визначення складу диму. Дим пропускали через сорбенти, потім фільтри зважували і за різницею початкової і кінцевої ваги визначали кількість, а також склад (методом хроматографії) осілих на них компонентів
.О-УНТ виявилися найбільш ефективними сорбентами нікотину (до 0.56 мг/сигарета) і смоли (до 13 мг/сигарета). Ефективність видалення нікотину і смоли сорбентом О-УНТ склала 81,3%, активованого вугілля - 60,6% і цеоліту - 41,3%. І це незважаючи на те, що їх питома поверхня набагато менше (151 м2/г), ніж у цеоліту (766 м2/г) або активованого вугілля (904 м2/
г). Зображення фрагментів фільтрів з О-УНТ, отримані за допомогою тунельного мікроскопа до і після адсорбції, дозволили пояснити причину такої ефективності вуглецевих нанотрубок (див. малюнок). Викривлені О-УНТ довжиною від сотень нанометрів до мікрон утворюють агреговані пори, розмір яких коливається від 3 до 40 нм, тобто вони підходять для сорбції всіх типів молекул тютюнового диму. Частина шкідливих речовин адсорбується на внутрішній поверхні стінок УНТ, багато сполук (головним чином, поліциклічні ароматичні вуглеводні) сорбуються або конденсуються на зовнішній поверхні. Цеоліт же, що має розміри пор 0,74 нм, може ефективно сорбувати молекули, що мають розмір 0,73нм - нафталін, антрацен і деякі інші, але практично не затримує нікотин, чий молекулярний розмір 0,78 нм, і ряд інших компонентів смоли з молекулярним розміром більше 0,9 нм. Розміри пір і питома поверхня активованого вугілля більші, ніж у цеоліту, і, відповідно, ефективність видалення нікотину і смоли вища, але, тим не менш, набагато нижча, ніж для О-УНТ. На думку авторів, важливу роль у підвищенні ефективності нановуглецевого фільтра може відігравати капілярна конденсація деяких компонентів в
УНТ. Слідчі оцінили оптимальну кількість О-УНТ у фільтрі сигарети для найбільш ефективного видалення і нікотину, і смоли, яке виявилося рівним 20-30 мг. Навіть якщо вартість сигарети з таким фільтром трохи зросте, користь для здоров'я, очевидно, коштує таких витрат
.