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科学家发明新型高效浮油收集设备

发布时间:2019-10-12 18:35:39

日前从中国科学技术大学获悉,该校化学与材料科学学院俞书宏研究组与工程科学学院丁航研究组合作,在清理回收水面浮油装置的设计及应用方面取得重要进展。相关成果日前发表于德国《应用化学》杂志,并被该刊选为“热点论文”。

频繁的石油泄漏事故对海洋生态系统和海洋环境带来巨大破坏。对于黏度较小的石油,由于其扩散面积大、油层薄等特点,很难利用传统的围油收集方式清理。而采用分散剂、微生物富养化以及燃烧等清理手段,不仅对生态环境带来二次破坏或污染,而且会浪费日益短缺的能源。

多孔疏水亲油材料表现出优异的油水分离性能。但这种材料的吸油容量有限、消耗量大,其运输、播撒及回收都存在很大困难。加上后期回收浮油的操作复杂、成本高昂,阻碍了这种材料的商业化进程。

此次研究人员提出了将经过疏水纳米二氧化硅处理的疏水亲油海绵与自吸泵相结合的新思路,设计出一种新型浮油收集设备,能在水面上连续且高选择性地收集浮油。他们还利用流体力学理论模型,证明了该浮油收集设备的工作原理:海绵在自吸泵的作用下,油—空气和油—水界面的毛细管压会根据自吸泵产生的负压变化进行自发调控,使油—空气和油—水界面像保护膜一样阻止水和空气进入海绵内部,只有水面浮油在海绵内部负压的作用下流入海绵并被抽走。

这种设计方案大大减少了疏水亲油材料用量,同时降低浮油清理与回收的难度和成本。在实际应用中,这种浮油收集设备可进一步集成,形成一张浮油收集网。浮油收集船可拖曳着这个具有无限吸油容量的“大网”,像捕鱼一样收集水面的浮油。这种材料还可折叠起来,作为油轮和海上钻井平台的应急设施,以便快速处理低黏度油品或密度比水小的碳氢化物泄漏事故。

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