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吸油凈水率最高可達(dá)99%！聚氨酯泡沫再立奇功
近期，來(lái)自倫敦帝國(guó)理工學(xué)院與多倫多大學(xué)的科研人員合作，開發(fā)出了一種頗具經(jīng)濟(jì)效益的海綿工具，用以對(duì)石油廢水中的原油進(jìn)行吸附，關(guān)于該項(xiàng)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(guò)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(fèi)以及對(duì)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(jìn)著相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)生。事實(shí)上科學(xué)家早前已通過(guò)嘗試?yán)贸瑵駶?rùn)海綿進(jìn)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(xué)、電荷、粗糙度有機(jī)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)原油微滴的吸附。帝國(guó)理工學(xué)院化學(xué)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(gè)版本中的海綿吸附率可以達(dá)到95%，但是耗時(shí)約有3小時(shí)，這比工業(yè)處理程序所用的時(shí)間還要久，因而在當(dāng)時(shí)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(huì)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(guò)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(xué)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(jìn)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(shí)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(dá)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(dāng)前實(shí)驗(yàn)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(fù)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(guò)濾時(shí)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(guò)濾并流出，保證了過(guò)濾的效果。
此外，基于該種海綿吸附性能帶來(lái)的靈感，科研人員正在合作研究從鹽水中去除細(xì)菌，并表示：“盡管我們的海綿為凈化工業(yè)廢水而設(shè)計(jì)，但是在淡水或海洋條件中使用也可以用來(lái)改善未來(lái)因污染泄漏而帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)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(duì)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(lái)可以令發(fā)展中國(guó)家也能夠負(fù)擔(dān)得起。
目前該研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在進(jìn)行對(duì)這種海綿進(jìn)行改性并嘗試工業(yè)應(yīng)用，也許不久的將來(lái)我們將有機(jī)會(huì)在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用這種技術(shù)。
