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蘭州化物所研發(fā)出油水分離新材料
蘭州化物所研發(fā)出油水分離新材料
隨著越來越多的工業(yè)含油廢水的產(chǎn)生以及不斷發(fā)生的石油泄漏事件，對油水分離材料和技術(shù)的需求越來越迫切。據(jù)報道，具有超疏水/超親油特性的磁性納米微粒可實現(xiàn)油水分離。然而，其分離效率遠未達到實際使用要求。盡管通過適當?shù)脑O(shè)計可改善復合微粒油水分離效率，但往往忽略了微納顆粒高比表面積的優(yōu)勢。而且，由于在水中分散性較差，傳統(tǒng)的超疏水/超親油納米微粒不適用于微乳液分離。
中國科學院蘭州化學物理研究所聚合物自潤滑復合材料研究組近期發(fā)展了一種新型聚合物刷接枝磁性復合微粒，可實現(xiàn)油水分離。研究人員將聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）接枝在二氧化硅包裹四氧化三鐵納米微球上，制備了聚合物刷接枝磁性復合微粒，利用他們特殊的潤濕性將其應(yīng)用于油水分離。
與重力驅(qū)動油水分離不同，該聚合物刷接枝磁性復合微粒可作為固體穩(wěn)定劑擴散到油水界面區(qū)域，通過體積排阻作用將油水直接接觸界面zui小化。同時，在外部磁場作用下，可輕易將皮克林乳液從油水混合物中分離。當乳液從室溫加熱到PNIPAM的相轉(zhuǎn)變溫度（35℃）以上時，PNIPAM的潤濕特性發(fā)生轉(zhuǎn)變，使皮克林乳液失去穩(wěn)定性，從而釋放油。研究人員以甲苯/水等微乳液為例，使用該材料實現(xiàn)了較高的油水分離效率，且經(jīng)過多次循環(huán)利用后，復合微粒仍能保持較高的分離效率。
相比傳統(tǒng)的超疏水/超親水微粒進行油水分離，該方法利用PNIPAM特殊潤濕性能的同時，充分發(fā)揮了微納米顆粒高比表面積的優(yōu)勢，極大地提高了微納米顆粒油水分離效率。該新材料有望在油水分離領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
以上工作得到了國家杰出青年科學基金和國家自然科學基金的支持，研究結(jié)果發(fā)表于近期出版的ACS Appl. Mater. Interfaces （Appl. Mater. Interfaces 2014， 6， 13334?13338）。
(來源：中國科學院)