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美開發出智能過濾涂層 從水中分離石油的效率達99.9%
2012-09-05  來源:科技日報
    據物理學家組織網近日報道,美國密歇根大學開發出一種表面可變形的智能過濾涂層,僅僅利用重力即可將油從水中分離,對于石油泄漏污染清理、污水處理、燃料應用中的石油凈化及化妝品行業等將起到十分有益的作用。該研究結果發表在最新一期《自然通訊》期刊上。
 
    密歇根大學材料科學與工程助理教授阿尼什說,該系統不使用額外的化學清潔劑,也不是在添加了清潔劑之后使用,而是建立了一個過濾涂層,排斥油但吸引水,扭轉了傳統材料的性能,提供了一個更為有效的從水路中消除原油的方法。

    該涂層具有親水且疏油的作用,其由一種混合的橡膠、市面上銷售的聚合物和一種新型納米粒子構成。其中的聚合物可以很容易與水形成氫鍵;納米粒子缺乏表面能量,不會被石油弄濕。通過顯微鏡觀察,可以明顯看到過濾涂層表面的變形,當接觸水時,該涂層會變得更加平滑,能夠使涂層中的聚合物與水結合,并使其順利通過過濾器,而將油保留在頂部。

    在實驗中,研究人員制作了水包油型乳劑、油包水型乳劑等四種不同類型的油/水混合物,將這些混合物通過濾膜,分離游離油和水的效率達99.9%。研究人員解釋說,當涂層接觸水,其上的聚合物和納米粒子的成分會迅速形成不同的結構,促使水分子與聚合物結合。當涂層表面結構變形時,聚合物依靠毛細管作用帶動更多的水通過過濾器,而油仍殘留在過濾器頂部。

    研究人員說,該涂層創建了一個智能型的過濾器,同時利用重力和毛細管作用只允許水通過。在無堵塞的狀況下,這種涂層過濾器能夠使用超過100小時,這在當今現有的技術上已是一個巨大的進步。

    這是一個最便宜、節能有效的分離油水混合物的方法。這種表面形狀可變形的智能過濾涂層,能在漏油事故的環境清理中分離油和水。除此之外,該技術還可用于污水處理、燃料應用中的石油凈化及化妝品行業。

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