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新過濾技術分離油水 開辟環境行業新用

    據美國每日科學網報道,材料工程師制造了一種新型膜,可以將油從水中分離出來。如果技術成熟,此膜可用于環境清理、水凈化和其它行業應用中。

    此新膜將比分離油水的傳統過濾器的使用壽命長,其工作原理是根據油水相互排斥的特性來分離油和水的。使用起來其實簡單,研究人員將此材料貼在實驗室里常用的玻璃過濾器上就行了。

    美國普渡大學的材料工程學助教杰弗里·楊波若德說:“我們將油混入水中,之后讓此混合液經過這些過濾器,結果油水分離效果達到98%。這一結果相當出色,因為如果你不用我們的材料來改進此玻璃過濾器,那所有的油都會通過;如果你用我們的材料來改進此玻璃過濾器,幾乎沒有油能通過。”

    此發明成果發表在2008年10月刊《膠體與界面科學雜志》的電子版上,之后再發表在此印刷版刊物上。此發現證實油性物質在此膜上形成了珠子,而水則通過了此膜。據悉,此膜由一層聚乙二醇的材料制成,每一個分子像特氟綸“功能團”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,你得讓污水經過成束的過濾器,從而過濾掉石油。此外,此技術還有其它環境清理應用,如清理船底污水中的石油和被石油污染的廢水。再者,此技術還可用于水凈化當中,這叫反滲透。不過此過濾器得防止石油接觸到此逆滲透膜,否則就會被石油毀壞。

    傳統的同類過濾器得定期更換才行,因為當水經過此系統時,石油就粘在此過濾器上,最終導致它們失去過濾效果。而此新技術產品不需定期更換過濾器,因為油不會粘到過濾材料上,而是通過所謂的利用交叉流動過濾的行業技術讓油滴脫落下來。楊波若德說,當此油水混合液接觸到此過濾器表面時,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最大化的同時能讓水的接觸角度最小化,從而能讓水流過此過濾器,而珠狀石油被它阻擋了。此技術勝過一些傳統方法的關鍵優勢是它不需使用“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,“其最大問題是如果在高壓下,大東西也能通過這些小孔。當這些小孔變小后,所使用的工作壓力就要加大。因此最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。因為從油井中提取的原油一開始含有一些水,因此這種膜或許可以用于石油工業,來提煉石油。他們將來還要尋找此玻璃過濾器的替代品,因為玻璃過濾器不能實際應用到工業上。

    最后,此技術還可能用于制造防霧護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防霧護目鏡和自我清潔的眼鏡可以將這種材料貼在鏡片上實現。

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