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吸油净水率最高可达99%!聚氨酯泡沫再立奇功
水工业网2020-01-17 13:52:10 塑料机械网
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  近期,来自伦敦帝国理工学院与多伦多大学的科研人员合作,开发出了一种颇具经济效益的海绵工具,用以对石油废水中的原油进行吸附,关于该项研究的文章发表在《自然——可持续性》(Nature Sustainability)杂志上。

  在石油生产过程中,被原油污染的石油废水量一直具有十分可观的数字,这也直接反映出石油的浪费以及对水体及排放地等环境的污染。在成本与环境压力之下,减少含油废水的需求更促进着相关技术的产生。事实上科学家早前已通过尝试利用超湿润海绵进行油水混合物的分离,但是将这种理念成功应用于石油废水的处理上却并不久。

  据科研人员介绍,这是一种创新的表面工程海绵(SEnS),他们采用了聚氨酯泡沫作为制作材料,将表面化学、电荷、粗糙度有机结合,可实现对原油微滴的吸附。帝国理工学院化学工程系博士Pavani Cherukupally此前曾开发了该种海棉的早期版本,虽然在这个版本中的海绵吸附率可以达到95%,但是耗时约有3小时,这比工业处理程序所用的时间还要久,因而在当时并未能得到应用。

  而且我们知道,虽然聚氨酯泡沫本身具有良好的吸油性能,但是通常这种材料只能在一定的酸性条件下才会表现出较好的工作效果。为了改善这一技术难题,,研究人员在此次研究过程中尝试加入了一种包含纳米晶硅颗粒的可以改变聚氨酯泡沫材料质地、化学性质和电荷的涂层,使该海绵所适用的环境酸碱度条件进一步拓宽。

  研究结果显示,在能够工作的酸碱度条件之下,该吸油海绵在理夫绪兹-凡德瓦尔力(Lifshitz-van der waals)和静电引力的作用之下可以实现快速吸附原油微滴,原油微滴在酸性、中性以及碱性条件下的去除效率达95~99%。而在理想的pH值下,10分钟之内,该种海绵便可以吸附当前实验用量的废水中92%的原油微滴,虽然吸附率略逊于早期版本,但效率得到非常大的提升。

  值得我们注意的是,SEnS海绵还具有较好的可重复利用性。海绵经由溶剂处理后可将油萃取而出,净化后的海绵则可再次用于原油吸附。并且海绵上带有纳米晶硅颗粒的涂层可以在过滤时将原油微滴紧紧“抓住”,并在海绵表面形成表面涂层,而水依然可以从海绵中过滤并流出,保证了过滤的效果。

  此外,基于该种海绵吸附性能带来的灵感,科研人员正在合作研究从盐水中去除细菌,并表示:“尽管我们的海绵为净化工业废水而设计,但是在淡水或海洋条件中使用也可以用来改善未来因污染泄漏而带来的环境问题”。而且科研人员还提到,他们希望在天然气、纺织业、采矿业等产业生产中也可以使用这种海绵,如对河流中重金属、病原体等物质的清除,并希望该技术未来可以令发展中国家也能够负担得起。

  目前该研究团队已经在进行对这种海绵进行改性并尝试工业应用,也许不久的将来我们将有机会在工业生产中广泛使用这种技术。

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