8月6日,刊登在《自然—通讯》杂志上的一篇论文指出,中国科学家研发出一种智能的新型油水分离模式,而设计灵感源于仙人掌的针刺。此项技术有望帮助处理溢油事故所造成的油污。
中科院院士、中科院化学所研究员江雷在接受《中国科学报》记者采访时说:“我们之前研究发现,仙人掌刺在雾气流中可以连续地集水,刺表面收集的水滴能被其表面结构自驱动向刺的根部聚拢。我们由此想到,雾气中的水滴和油水混合物中的油滴具有相似性,或许可以将仙人掌刺的循环模式应用到油的收集中。”
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。”
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