中科院化学所研发人造针刺滤油速度可高出超滤膜百倍

2014-04-12 17:04:32 admin 154
来源:《文汇报》记者 许琦敏 / 时间:2013-8-20 14:54:31
  据文新传媒网2013年8月20日讯 油船溢油、海上油田泄漏,让宝贵的石油变成污染海洋的恶魔,人类就拿它无可奈何吗?近日出版的英国《自然·通讯》杂志刊登了中科院化学研究所江雷教授团队研发出的*新技术:模仿仙人掌能从空气中吸水的针刺,让微米级的超微油滴也会自动从水里跑出来。该技术有望帮助处理溢油事故所造成的环境污染。
  把水和油分开难吗?油浮于水上,粗略地分开当然不难。不过,总有一些细微的油滴会混在水中。要让这些已经“水乳交融”的小油滴跑出来,难度就非常高。尤其当这些油滴细小到微米级,除非耗费巨大能量,用转速极高的离心机把它们从水中“甩”出来,否则就难以分离。要是用吸附剂把细微油滴吸出来呢?江雷说,这些油就废了,既难以回收利用,吸附剂又会污染环境。
  有没有既节能环保,又能将油滴回收利用的办法呢?冥思苦想已久的江雷教授从仙人掌的针刺上获得了灵感:那一根根伸向空中的针刺状叶子,看似平淡无奇,却能不断从空气中吸收水分,并沿着针刺输送到水库般的肉茎中。
  这招“空气中夺水”可否用来“水中夺油”?课题组将仙人掌针刺的表面结构放大、再放大,终于在电子显微镜下,发现了它“夺水”的奥秘:针刺表面排列着无数个修长、尖尖的小锥体,每个锥体表面还有连续不断的小突起。液体一旦接触到这种结构,就会在“拉普拉斯压差”(空气压力随高度变化而变化,并形成一股力)下,不断被拉向茎部。
  “既然这种结构能让空气中的小水滴一旦‘撞’上针刺,就会身不由己地被拉过去,那我们换一种材料,是否就能把油从水中拉出来了?”江雷介绍,经过不断试验,他的团队在实验室中率先研制出了“水中夺油”的人造针刺。
  实验证明,把这种人造针刺排成阵列,其每平方厘米每秒可吸油1.13毫升。“对于超微油滴,目前也可用超滤膜分离,但孔径细微到几微米以下时,效率就十分低下,且膜容易堵塞,成本高昂。”江雷说,改用人造针刺,滤油的速度不仅比超滤膜高出了百倍,且分离效率可在99%以上。
  江雷告诉记者,油水分离本身就是一个大课题,例如石油泄漏事故处理、工业排放的含油废水处理、油田开采中的三次采油等,都可利用人造针刺来“水中夺油”。同样的思路还可应用于其他领域,如果改用不同材料制造具有类似表面微结构的针刺,还可用于分离其他两种液体的混合物。
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