蘇州納米所高粘度油水分離研究取得新進展

　　形形色色的“油”推動了社會的發(fā)展，提高了生活的品質(zhì)，可以說，人離不開油。然而，因海洋漏油、工業(yè)廢油和生活用油等產(chǎn)生的含油廢污水也嚴重破壞生態(tài)環(huán)境、危害人類健康，成為人類生存發(fā)展的新挑戰(zhàn)，油水分離也成為全世界共同的研究課題。在油水分離中最令人頭疼的難題之一是原油、重油等高粘度油的分離或漏油處理，該類油極易粘附并污染分離材料和設(shè)施，造成其功能失效，很多超浸潤材料也不能幸免。

　　為攻克這一難題，中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所靳健課題組將具有強吸水能力和親水性能的水凝膠材料與傳統(tǒng)高分子成膜材料有機結(jié)合，成功制備了對原油、重油等高粘度油具有水中超疏、零粘附、抗污染、自清潔功能的高強度離子化水凝膠聚合物膜材料。該材料是由聚丙烯酸接枝的聚偏氟乙烯（PAA-g-PVDF）通過堿誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化方法制備，在相轉(zhuǎn)化過程中PVDF接枝的PAA發(fā)生原位離子化，形成水合能力更強的聚丙烯酸鈉（PAAS）水凝膠區(qū)，從而賦予PAAS-g-PVDF膜優(yōu)異的水中超疏油、零油粘附性能。相關(guān)論文發(fā)表于Adv. Mater. DOI:10.1002/adma.20160417。

　　PAAS-g-PVDF對原油、重油等高粘度油均展現(xiàn)出大于165°的水中疏油角和幾乎為零的油粘附力。PAAS-g-PVDF能涂覆到各種基材上形成涂層，也可以直接利用溶劑相轉(zhuǎn)化工藝制成多孔濾膜，其對高粘度油具有優(yōu)異的水中抗粘附和自清潔功能，原油在水中無法粘附、污染PAAS-g-PVDF。即使PAAS-g-PVDF在空氣中接觸原油，將其放入水中原油會自動脫離，實現(xiàn)自清潔。該涂層材料可用于原油泄漏時所需的防油服、防油設(shè)施等，具有極大應(yīng)用前景。

　　PAAS-g-PVDF涂覆的絲網(wǎng)膜可以實現(xiàn)快速、高效的高粘度油/水分離。以粘度高達21 mPa s−1的原油為例，僅在重力作用下，分離時水通量達到50000 L m-2 h-1，分離后水中油含量低至0.5 ppm，收集的原油純度達到98.7%。同時，該網(wǎng)膜用簡單的水清洗即可以重復(fù)使用。

　　為什么該離子化的水凝膠聚合物具有如此優(yōu)異的抗原油黏附性能？為此研究人員進行了分子動態(tài)模擬計算，結(jié)果表明離子化的PAAS比未離子化的PAA能形成更穩(wěn)定的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，束縛更多的水分子，水分子脫離束縛能更大，因而可以形成更強、更穩(wěn)定的水合保護層，從而賦予PAAS-g-PVDF超強的超疏油和抗油黏附性能。