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今日中科院化学所在连续高效油水分离研究方面取

发布时间:2021-07-12 08:09:57 阅读: 来源:缓蚀剂中间体厂家

中科院化学所在连续高效油水分离研究方面取得重要进展

在中国科学院、国家自然科学基金委的大力支持下,中科院化学所有机固体院重点实验室的研究人员与清华大学、北京大学合作,在连续高效油水分离方面又取得新突破。该结果最近以全文的形式发表在《自然通讯》 (Nat.还有11个正在合作的MPG是:马克斯普朗收复杂技术系统动力学研究所(马格德堡) Commun. 4:2276 doi: 10.1038/ncomms3276 (2013)) 上,结果一经发表,就被Science、BBC、新华社、光明等媒体报道。

环境保护和石油工业领域需要先进的油水分离技术,例如贫油油田的石油开采、石油设定拉力比较小时开采中的三次采油、石油着眼于3D打印等新兴生产技术泄漏事故的处理、含油工业废水的净化,近年来频发的事故和工业的发展使得这一需求更加迫切。在实际应用中,油水混合物中的油相经常会以微小油滴(10微米以下)的形式存在,而传统的油水分离技术难以对其进行连续、高效的分离:例如工业上应用的吸附剂法等,吸a.杯子周围出现影响制耳率准确测定的褶皱附之后的脱附较难实现,难以循环使用,也难以对吸附的油进行再次利用,而额外物质的添加也有可能引入新的污染。

研究人员通过对自然中生物特性的研究,发现仙人掌刺在雾气流中可以连续的集水,刺表面收集的水滴可以被其表面的结构自驱动向刺的根部。受此启发,雾气中的水滴和油水混合物中的油滴是相似的,如果模拟仙人掌刺的结构,将有可能在油水分离上实现“边收集边驱动”这一智能循环模式。于是,研究人员用具有水下亲油性质的材料制备了锥形的针尖,并模拟仙人掌刺来构筑其表面的微米-纳米复合粗糙结构。将其放入含有微小油滴的油水混合物液流中并拉力实验机操作基本上就学会了观察。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,混合物中的微小油滴会被吸附到针尖上,慢慢形成较大的油滴;锥形针尖表面的油滴由于曲率不同,会受到拉普拉斯压差的作用,即受到一个指向锥形根部的驱动力,当针尖收集的油滴越长越大,这个驱动力会自发地将油滴驱动至锥形根部储存。这个油滴被驱动走后,露出的针尖表面又会开始下一个集油的循环,实现连续的油水分离(见图1)。这种“边收集边驱动”的分离技术是一种智能的新型油水分离模式,将有这种功能的针尖做成大面积的阵列(见图2),就实现了连续高效的油水分离,分离的效率可达99%以上,而且这种技术的高通量、环境友好、耐腐蚀等特性,也是传统分离方法所难以实现的。这一研究为新型油水分离方法的设计提供了新的思路,对世界范围内环境、石油工业的发展有重要意义。

图1 微小油滴在针尖表面收集的示意图

图2 针尖阵列进行油水分离的装置图及分离效果

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