美國(guó)學(xué)者成功開(kāi)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(lái)。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(guò)濾器的使用壽命長(zhǎng)，其工作原理是根據(jù)油水相互排斥的特性來(lái)分離油和水的。使用起來(lái)其實(shí)簡(jiǎn)單，研究人員將此材料貼在實(shí)驗(yàn)室里常用的玻璃過(guò)濾器上就行了。
美國(guó)普渡大學(xué)的材料工程學(xué)助教杰弗里·楊波若德說(shuō)：“我們將油混入水中，之后讓此混合液經(jīng)過(guò)這些過(guò)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?lái)改進(jìn)此玻璃過(guò)濾器，那所有的油都會(huì)通過(guò)；如果你用我們的材料來(lái)改進(jìn)此玻璃過(guò)濾器，幾乎沒(méi)有油能通過(guò)。”
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(guò)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(lái)。水分子被吸附到此聚乙二醇膜，并通過(guò)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(shuō)，為了清理外溢的石油，你得讓污水經(jīng)過(guò)成束的過(guò)濾器，從而過(guò)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(guò)此過(guò)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(guò)濾器得定期更換才行，因?yàn)楫?dāng)水經(jīng)過(guò)此系統(tǒng)時(shí)，石油就粘在此過(guò)濾器上，*終導(dǎo)致它們失去過(guò)濾效果。而此新技術(shù)產(chǎn)品不需定期更換過(guò)濾器，因?yàn)橛筒粫?huì)粘到過(guò)濾材料上，而是通過(guò)所謂的利用交叉流動(dòng)過(guò)濾的行業(yè)技術(shù)讓油滴脫落下來(lái)。楊波若德說(shuō)，當(dāng)此油水混合液接觸到此過(guò)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(guò)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(guò)此過(guò)濾器，而珠狀石油被它阻擋了。此技術(shù)勝過(guò)一些傳統(tǒng)方法的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是它不需使用“納米多孔碳”過(guò)濾器來(lái)分離油和水。納米多孔碳”過(guò)濾器具有特別小的孔，可以讓水在高壓下能過(guò)，這消耗大量能量。楊波若德說(shuō)，“其*大問(wèn)題是如果在高壓下，大東西也能通過(guò)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(guò)濾取代納米過(guò)濾。”
新材料所含的小孔直徑為10～174微米，相對(duì)較大，因此石油污染的廢水不用加壓就能過(guò)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(lái)要探測(cè)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_(kāi)始含有一些水，因此這種膜或許可以用于石油工業(yè)，來(lái)提煉石油。他們將來(lái)還要尋找此玻璃過(guò)濾器的替代品，因?yàn)椴Ａн^(guò)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