蘇州納米所實(shí)現(xiàn)高粘度油水分離新突破

        2016/5/15 8:40:41??????點(diǎn)擊:

        形形色色的“油”推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展,提高了生活的品質(zhì),可以說(shuō),人離不開(kāi)油。然而,因海洋漏油、工業(yè)廢油和生活用油等產(chǎn)生的含油廢污水也嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境、危害人類(lèi)健康,成為人類(lèi)生存發(fā)展的新挑戰(zhàn),油水分離也成為全世界共同的研究課題。在油水分離中最令人頭疼的難題之一是原油、重油等高粘度油的分離或漏油處理,該類(lèi)油極易粘附并污染分離材料和設(shè)施,造成其功能失效,很多超浸潤(rùn)材料也不能幸免。

        為攻克這一難題,中科院蘇州納米所研究人員與中科院上海應(yīng)用物理所、山東大學(xué)合作,具有強(qiáng)吸水能力和親水性能的水凝膠材料與傳統(tǒng)高分子成膜材料有機(jī)結(jié)合,成功制備了對(duì)原油、重油等高粘度油具有水中超疏、零粘附、抗污染、自清潔功能的高強(qiáng)度離子化水凝膠聚合物膜材料。該材料是由聚丙烯酸接枝的聚偏氟乙烯(PAA-g-PVDF)通過(guò)堿誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化方法制備,在相轉(zhuǎn)化過(guò)程中PVDF接枝的PAA發(fā)生原位離子化,形成水合能力更強(qiáng)的聚丙烯酸鈉(PAAS)水凝膠區(qū)(圖1),從而賦予PAAS-g-PVDF膜優(yōu)異的水中超疏油、零油粘附性能。相關(guān)論文發(fā)表于Advanced Materials(DOI:10.1002/adma.20160417)。

        圖1. PAAS-g-PVDF制備過(guò)程示意圖。

        PAAS-g-PVDF對(duì)原油、重油等高粘度油均展現(xiàn)出大于165°的水中疏油角和幾乎為零的油粘附力。PAAS-g-PVDF能涂覆到各種基材上形成涂層,也可以直接利用溶劑相轉(zhuǎn)化工藝制成多孔濾膜,其對(duì)高粘度油具有優(yōu)異的水中抗粘附和自清潔功能,如圖2所示,原油在水中無(wú)法粘附、污染PAAS-g-PVDF。即使PAAS-g-PVDF在空氣中接觸原油,將其放入水中原油會(huì)自動(dòng)脫離,實(shí)現(xiàn)自清潔。該涂層材料可用于原油泄漏時(shí)所需的防油服、防油設(shè)施等,具有極大應(yīng)用前景。

        圖2 PAAS-g-PVDF涂覆在各種基材表面均展現(xiàn)出優(yōu)異的水中抗原油污染和自清潔性能。

         

        PAAS-g-PVDF涂覆的絲網(wǎng)膜可以實(shí)現(xiàn)快速、高效的高粘度油/水分離。以粘度高達(dá)21 mPa s?1的輕原油為例,分離后水中油含量低至0.5 ppm,收集的原油純度達(dá)到98.7%。同時(shí),該網(wǎng)膜用簡(jiǎn)單的水清洗即可以重復(fù)使用(圖3)。

        3. PAAS-g-PVDF涂覆的網(wǎng)膜分離原油/水混合物。

        為什么該離子化的水凝膠聚合物具有如此優(yōu)異的抗原油黏附性能?為此我們進(jìn)行了分子動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算,結(jié)果表明離子化的PAAS比PAA能形成更穩(wěn)定的氫鍵網(wǎng)絡(luò),束縛更多的水分子,水分子脫離束縛能更大,因而可以形成更強(qiáng)、更穩(wěn)定的水合保護(hù)層,從而賦予PAAS-g-PVDF超強(qiáng)的超疏油和抗油黏附性能。更多濾芯材料請(qǐng)?jiān)L問(wèn)www.southsalemvet.com

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