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油水分离新技术助理溢油事故油污处理

海上重大溢油事故不仅造成巨大的经济损失,还对水域生态环境带来毁灭性破坏。日前,我国科学家研发了一种智能的新型油水分离模式,可有效处理溢油事故造成的油污。8月6日,该成果刊登于《自然―通讯》杂志。

  最近几年,油船溢油事故频发。虽然油水不容,但因为海洋巨大的水量,油污很快被“稀释”成体积微小的超微油滴,让现有的除污方法束手无策。这些超微油滴随着洋流不断扩散,严重威胁着生态环境和人类生活安全,各国科学家都在寻找能够彻底清除超微油滴的方法。

  石油这种富含环芳烃化合物的能源,可在哺乳动物或鸟类等生物体内转化为毒性更强的物质,从而影响DNA。这种DNA的突变可以使动物的生育能力减退,甚至患上癌症!更有专家表示,油污可以陷进沉积物中,危害数十年甚至更长时间。

  科研人员从仙人掌的针刺中获得了灵感针刺虽然体积细小,但能高效地吸附空气中的水珠,让仙人掌在干旱的沙漠中也能生存。他们对仙人掌针刺的吸附过程进行了观察,看针刺如何凝结空气中的水分,并推论人工针刺可能也拥有类似功能。

  于是,该研究小组制备了锥形的针尖,并模拟仙人掌刺的表面来构筑微米—纳米复合粗糙结构。实验显示,由于材料本身的疏水亲油性质,油水混合物在流经锥形针尖时,油滴会被吸附到针尖上,慢慢汇集成较大的油滴。针尖收集的油滴超过临界大小时,就会自发地将油滴驱动至锥形根部储存。一个油滴被驱动走后,露出的针尖表面又会开始下一个集油的循环,从而实现连续的油水分离。

  据了解,人造针尖的主要原料是铜(表面修饰长链硫醇)和聚二甲基硅氧烷。在实验中,研究人员也尝试了金、聚苯胺、聚乙烯材料,同样能达到效果。因此,他们推测绝大多数水下亲油的材料均可作为针尖的原料,从而有助于该技术具备更低廉的成本、实现更广泛的应用。

  江雷表示,这种“边收集边驱动”的分离技术能实现连续、高效的油水分离,分离效率可达99%以上,而且具有高通量、环境友好、耐腐蚀等特性,对新型油水分离技术的开发和发展有重要意义。“该研究也会为环境保护和石油工业提供有力的技术支持,包括原油泄漏事故处理、工业含油废水处理、油田开采的三次采油等。”

  虽然这一新技术还未用于实践,但研究人员认为将有很好的应用前景。“我们在实验中选用的材料"聚二甲基硅氧烷"价格就已经十分低廉,如果工业应用的话,也可以选用有类似性质但更廉价的材料。”

 

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