美國學(xué)者成功開發(fā)可從水中分離油的聚乙二醇膜
2014-05-15 19:22:03
admin
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據(jù)慧聰網(wǎng)2008年12月17日訊 據(jù)美網(wǎng)報(bào)道，材料工程師制造了一種新型膜，可以將油從水中分離出來。如果技術(shù)成熟，此膜可用于環(huán)境清理、水凈化和其它行業(yè)應(yīng)用中。
此新膜將比分離油水的傳統(tǒng)過濾器的使用壽命長，其工作原理是根據(jù)油水相互排斥的特性來分離油和水的。使用起來其實(shí)簡單，研究人員將此材料貼在實(shí)驗(yàn)室里常用的玻璃過濾器上就行了。
美國普渡大學(xué)的材料工程學(xué)助教杰弗里·楊波若德說：“我們將油混入水中，之后讓此混合液經(jīng)過這些過濾器，結(jié)果油水分離效果達(dá)到98%。這一結(jié)果相當(dāng)出色，因?yàn)槿绻悴挥梦覀兊牟牧蟻砀倪M(jìn)此玻璃過濾器，那所有的油都會(huì)通過；如果你用我們的材料來改進(jìn)此玻璃過濾器，幾乎沒有油能通過?！?
此發(fā)明成果發(fā)表在10月刊《膠體與界面科學(xué)雜志》的電子版上，之后再發(fā)表在此印刷版刊物上。此發(fā)現(xiàn)證實(shí)油性物質(zhì)在此膜上形成了珠子，而水則通過了此膜。據(jù)悉，此膜由一層聚乙二醇的材料制成，每一個(gè)分子像特氟綸“功能團(tuán)”那樣尖豎起來。水分子被吸附到此聚乙二醇膜，并通過此特氟綸似的分子層。而油分子則被此分子層給阻擋了。
楊波若德說，為了清理外溢的石油，你得讓污水經(jīng)過成束的過濾器，從而過濾掉石油。此外，此技術(shù)還有其它環(huán)境清理應(yīng)用，如清理船底污水中的石油和被石油污染的廢水。再者，此技術(shù)還可用于水凈化當(dāng)中，這叫反滲透。不過此過濾器得防止石油接觸到此逆滲透膜，否則就會(huì)被石油毀壞。
傳統(tǒng)的同類過濾器得定期更換才行，因?yàn)楫?dāng)水經(jīng)過此系統(tǒng)時(shí)，石油就粘在此過濾器上，*終導(dǎo)致它們失去過濾效果。而此新技術(shù)產(chǎn)品不需定期更換過濾器，因?yàn)橛筒粫?huì)粘到過濾材料上，而是通過所謂的利用交叉流動(dòng)過濾的行業(yè)技術(shù)讓油滴脫落下來。楊波若德說，當(dāng)此油水混合液接觸到此過濾器表面時(shí)，油珠聚合形成更大的油滴。接觸的角度越大，形成的油滴也越大。因此，將其接觸角度增加到足夠大時(shí)就能形成足夠大的油滴。如果此混合液被抽到此過濾器中，石油就像一層奶油似的在此材料上形成一層膜。
而水滴的形成剛好相反。特別值得一提的是，此材料在將石油接觸角度*大化的同時(shí)能讓水的接觸角度*小化，從而能讓水流過此過濾器，而珠狀石油被它阻擋了。此技術(shù)勝過一些傳統(tǒng)方法的關(guān)鍵優(yōu)勢是它不需使用“納米多孔碳”過濾器來分離油和水。納米多孔碳”過濾器具有特別小的孔，可以讓水在高壓下能過，這消耗大量能量。楊波若德說，“其*大問題是如果在高壓下，大東西也能通過這些小孔。當(dāng)這些小孔變小后，所使用的工作壓力就要加大。因此*好用微過濾取代納米過濾?！?
新材料所含的小孔直徑為10～174微米，相對較大，因此石油污染的廢水不用加壓就能過濾。
此新膜是兩性分子材料，意味著構(gòu)成它們的分子有兩端，一端與水接觸，而另一端和油接觸。工程師將來要探測這種膜能否可以用于含石油多的污水中。因?yàn)閺挠途刑崛〉脑鸵婚_始含有一些水，因此這種膜或許可以用于石油工業(yè)，來提煉石油。他們將來還要尋找此玻璃過濾器的替代品，因?yàn)椴Ａн^濾器不能實(shí)際應(yīng)用到工業(yè)上。
*后，此技術(shù)還可能用于制造防霧護(hù)目鏡和自我清潔的眼鏡，不讓水在鏡片表面形成水珠，就能保持清潔。楊波若德先前的研究證實(shí)防霧護(hù)目鏡和自我清潔的眼鏡可以將這種材料貼在鏡片上實(shí)現(xiàn)。
油珠呆在新型油水分離膜上