我國(guó)科學(xué)家研發(fā)油水分離新技術(shù)或助處理溢油事故造成的油污
9月26日，刊登在《自然—通訊》雜志上的一篇論文指出，中國(guó)科學(xué)家研發(fā)出一種智能的新型油水分離模式，而設(shè)計(jì)靈感源于仙人掌的針刺。此項(xiàng)技術(shù)有望幫助處理溢油事故所造成的油污。
中科院院士、中科院化學(xué)所研究員江雷在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)說(shuō)：“我們之前研究發(fā)現(xiàn)，仙人掌刺在霧氣流中可以連續(xù)地集水，刺表面收集的水滴能被其表面結(jié)構(gòu)自驅(qū)動(dòng)向刺的根部聚攏。我們由此想到，霧氣中的水滴和油水混合物中的油滴具有相似性，或許可以將仙人掌刺的循環(huán)模式應(yīng)用到油的收集中。”
于是，該研究小組制備了錐形的針尖，并模擬仙人掌刺的表面來(lái)構(gòu)筑微米—納米復(fù)合粗糙結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)顯示，由于材料本身的疏水親油性質(zhì)，油水混合物在流經(jīng)錐形針尖時(shí)，油滴會(huì)被吸附到針尖上，慢慢匯集成較大的油滴。針尖收集的油滴超過(guò)臨界大小時(shí)，就會(huì)自發(fā)地將油滴驅(qū)動(dòng)至錐形根部?jī)?chǔ)存。一個(gè)油滴被驅(qū)動(dòng)走后，露出的針尖表面又會(huì)開(kāi)始下一個(gè)集油的循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)的油水分離。
據(jù)了解，人造針尖的主要原料是銅（表面修飾長(zhǎng)鏈硫醇）和聚二甲基硅氧烷。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員也嘗試了金、聚苯胺、聚乙烯材料，同樣能達(dá)到效果。因此，他們推測(cè)絕大多數(shù)水下親油的材料均可作為針尖的原料，從而有助于該技術(shù)具備更低廉的成本、實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。
江雷表示，這種“邊收集邊驅(qū)動(dòng)”的分離技術(shù)能實(shí)現(xiàn)連續(xù)、高效的油水分離，分離效率可達(dá)99%以上，而且具有高通量、環(huán)境友好、耐腐蝕等特性，對(duì)新型油水分離技術(shù)的開(kāi)發(fā)和發(fā)展有重要意義。“該研究也會(huì)為環(huán)境保護(hù)和石油工業(yè)提供有力的技術(shù)支持，包括原油泄漏事故處理、工業(yè)含油廢水處理、油田開(kāi)采的三次采油等。”
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