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吸油凈水率最高可達99%！聚氨酯泡沫再立奇功
近期，來自倫敦帝國理工學院與多倫多大學的科研人員合作，開發(fā)出了一種頗具經(jīng)濟效益的海綿工具，用以對石油廢水中的原油進行吸附，關(guān)于該項研究的文章發(fā)表在《自然——可持續(xù)性》(Nature Sustainability)雜志上。
在石油生產(chǎn)過程中，被原油污染的石油廢水量一直具有十分可觀的數(shù)字，這也直接反映出石油的浪費以及對水體及排放地等環(huán)境的污染。在成本與環(huán)境壓力之下，減少含油廢水的需求更促進著相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)生。事實上科學家早前已通過嘗試利用超濕潤海綿進行油水混合物的分離，但是將這種理念成功應(yīng)用于石油廢水的處理上卻并不久。
據(jù)科研人員介紹，這是一種創(chuàng)新的表面工程海綿(SEnS)，他們采用了聚氨酯泡沫作為制作材料，將表面化學、電荷、粗糙度有機結(jié)合，可實現(xiàn)對原油微滴的吸附。帝國理工學院化學工程系博士Pavani Cherukupally此前曾開發(fā)了該種海棉的早期版本，雖然在這個版本中的海綿吸附率可以達到95%，但是耗時約有3小時，這比工業(yè)處理程序所用的時間還要久，因而在當時并未能得到應(yīng)用。
而且我們知道，雖然聚氨酯泡沫本身具有良好的吸油性能，但是通常這種材料只能在一定的酸性條件下才會表現(xiàn)出較好的工作效果。為了改善這一技術(shù)難題，，研究人員在此次研究過程中嘗試加入了一種包含納米晶硅顆粒的可以改變聚氨酯泡沫材料質(zhì)地、化學性質(zhì)和電荷的涂層，使該海綿所適用的環(huán)境酸堿度條件進一步拓寬。
研究結(jié)果顯示，在能夠工作的酸堿度條件之下，該吸油海綿在理夫緒茲-凡德瓦爾力(Lifshitz-van der waals)和靜電引力的作用之下可以實現(xiàn)快速吸附原油微滴，原油微滴在酸性、中性以及堿性條件下的去除效率達95~99%。而在理想的pH值下，10分鐘之內(nèi)，該種海綿便可以吸附當前實驗用量的廢水中92%的原油微滴，雖然吸附率略遜于早期版本，但效率得到非常大的提升。
值得我們注意的是，SEnS海綿還具有較好的可重復利用性。海綿經(jīng)由溶劑處理后可將油萃取而出，凈化后的海綿則可再次用于原油吸附。并且海綿上帶有納米晶硅顆粒的涂層可以在過濾時將原油微滴緊緊“抓住”，并在海綿表面形成表面涂層，而水依然可以從海綿中過濾并流出，保證了過濾的效果。
此外，基于該種海綿吸附性能帶來的靈感，科研人員正在合作研究從鹽水中去除細菌，并表示：“盡管我們的海綿為凈化工業(yè)廢水而設(shè)計，但是在淡水或海洋條件中使用也可以用來改善未來因污染泄漏而帶來的環(huán)境問題”。而且科研人員還提到，他們希望在天然氣、紡織業(yè)、采礦業(yè)等產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中也可以使用這種海綿，如對河流中重金屬、病原體等物質(zhì)的清除，并希望該技術(shù)未來可以令發(fā)展中國家也能夠負擔得起。
目前該研究團隊已經(jīng)在進行對這種海綿進行改性并嘗試工業(yè)應(yīng)用，也許不久的將來我們將有機會在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用這種技術(shù)。
