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
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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。