/*删除注释从元滑块*/

从北极的废水中吸收油滴

通过|2021年3月29日,

一种可重复使用的海绵可以从冷水中捕获并回收原油滴,从而在脆弱的生态系统中产生清洁的水。

图像信用丁亦Unsplash然

十年后,“深水地平线”石油泄漏清理工作仍在努力从受污染的水中清除原油滴。在北极,从废水中去除油滴甚至更具挑战性。据估计,北极蕴藏着世界上13%的未探明化石燃料储量。在北极地区,由于超低温,原油粘度增加,导致油/水混合物变成凝胶,这给去除带来了挑战。

目前,清理北极溢油的方法是燃烧或融化原油(将其从5ºC升温到90ºC),然后使用二次方法从溢油现场收集原油。这是因为随着温度降低,石油中较重的有机化合物,即石蜡,会从原油中沉淀为液态和固态晶体,并聚集在液滴的表面或油/水界面上。这些蜡晶体倾向于结合在一起,形成稳定的状态,拉动周围的油滴,形成油-水-油的混合物,称为双重乳状液和凝胶,除非投入能量,否则无法分离。

这些现场加热策略远非完美,可能会溶解或蒸发原油中的挥发性有机物,对环境造成进一步的破坏。我们迫切需要制定更有利于环境的策略,在不加热的情况下更有效地收集原油。

石油收集海绵被认为是一种替代方案,一种适应原油环境依赖特性的海绵可以为捕获和回收油滴提供一种简单的解决方案。

P. Cherukupally等人,《科学进展》(2021)©作者,保留一些权利;AAAS独家许可。在CC BY-NC 4.0许可下发布

最近,一种新的湿蜡海绵解决了这一问题,该海绵利用了原油微观结构随温度变化的特点。这个概念利用了液滴表面的粘蜡晶体可以很容易地附着在其他具有类似化学结构的表面这一事实。因此,尽管废水的温度很低,但带有类似石蜡基团的海绵可以通过粘在油滴表面的蜡状物、双乳状液和凝胶来捕获油滴、双乳状液和凝胶,就像搭配乐高积木一样。

P. Cherukupally等人,《科学进展》(2021)©作者,保留一些权利;AAAS独家许可。在CC BY-NC 4.0许可下发布

一旦确定了最佳的蜡化学性质,硅纳米晶体被石蜡样的十八烷基配体覆盖,然后涂在商业聚氨酯海绵上。由于两者相互吸引,吸蜡海绵可以在5℃~ 40℃的温度下收集废水中的油滴,在3小时内收集效率为95-99%。通过使用工业规模使用安全且可重复使用的温和溶剂清洗,油污海绵可以在几秒钟内被清洗干净。事实上,他们可以在不影响性能的情况下将原油滴从受污染的水中去除十次。

这种方法产生清洁的水,收集可重复使用的原油,并重复使用海绵,所有这些都不需要任何预热。如果实现商业化,它将对解决北极石油泄漏回收挑战产生巨大的环境、能源和经济影响。目前,该研究小组正在研究使用过滤装置来扩大海绵的规模,以处理各种原油污染的水。

作者:Pavani Cherukupally和杰弗里Ozin

引用:

Pavani Cherukupally等人,用于吸附工业废水中微油滴的酸碱聚合物泡沫,环境科学与技术(2017)。DOI: 10.1021 / acs.est.7b01255

Pavani Cherukupally等人,用于回收废水中原油微滴的表面工程海绵,《自然可持续发展》(2020)。DOI: 10.1038 / s41893 - 019 - 0446 - 4

Pavani Cherukupally等人,从寒冷的海水中回收油滴的湿蜡海绵,《科学进展》(2021年)。DOI: 10.1126 / sciadv.abc7926