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木制海绵新材料可解水中油污染难题

来源:茶无弄   更新时间:2018-12-03 10:36:00    

  随着生产生活中含油污水的大量排放以及海上原油泄漏事故的频发,水中油污染已成为危害人类健康和环境安全的重大问题。如何实现高效的油水分离已成为亟待解决的难题。

  近日,《ACS Nano》刊物在线发表了中国林业科学研究院木材工业研究所王小青副研究员的研究团队,在高弹木材海绵材料制备及其油水分离应用方面取得的新进展。

  研究证实,具有特殊表面润湿性(如超疏水/亲油)的多孔吸附材料可以快速有效的实现油水分离。目前,多孔吸油材料主要有合成高分子海绵(聚氨酯、聚苯乙烯)、纳米碳基气凝胶(石墨烯、碳纳米管)、纳米纤维素气凝胶等。上述材料虽然吸油性能良好,但仍然存在生物降解性差、原材料价格昂贵、力学性能差等缺点。

  为解决以上问题,木材改性研究团队以天然可再生木材为原料,开发了一种新型的木材海绵吸附材料,用于油水分离。选用低密度轻木(90 mg/cm3)为原料,通过化学处理有序剥离出木材细胞壁中木质素和半纤维素,保留纤维素骨架,然后经冷冻干燥制备得到密度低、孔隙度高、具有层状结构的木材海绵。为了使材料获得疏水/亲油性能,采用气相沉积法在木材海绵纤维素骨架表面沉积聚硅氧烷涂层,赋予材料良好的疏水性能,并保留其原始的孔隙结构。最终得到的木材海绵材料具有高弹性能,经100次循环压缩试验,回弹率保持在99%。该材料吸油性能良好,最大吸油量可达自身重量的41倍,并且可以通过挤压排油的方法回收吸附的油,经过多次挤压吸油量基本保持。利用该材料的液体传输各向异性特性,课题组以木材海绵为过滤膜,设计了连续吸油装置,实现了连续、高效油水分离。上述成果为制备新型木材基吸油材料提供了新思路,推动了木材这一天然可再生材料在油水分离中的应用。

  论文发表后,引起了众多国际知名科技媒体的关注。Science网站以“看木制海绵如何吸附水面溢油”为题进行了专门介绍。报道指出,原油泄漏危害海洋生态环境,目前还没有简单有效的方法清理泄漏的原油,现在研究人员提出一种可能的解决方案——可重复使用的木材海绵吸油材料。

  美国化学学会新闻周刊以“木材海绵从水中吸油”为题,并制作了宣传视频对该项工作进行重点报道和推荐。据悉,PressPac每周精选美国化学会出版的5项成果撰写专题报道,并向世界范围内的媒体推送。

  此外,还有美国科学日报、美国物理学家组织、优瑞科、美国纳米技术与纳米科学网、苏格兰人日报等众多国际科技和新闻媒体也予以关注和报道。

  该研究得到了“十三五”国家重点研发计划课题和国家自然科学基金的支持。

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