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新疆理化所油水混合物分离机理研究取得进展
中科院新疆理化技术研究所 / 时间:2022-04-11 20:42:19

中科院官网4月11日讯:含油污水的任意排放不仅造成资源浪费,而且对生态系统和大众健康造成威胁。膜材料可实现对油水混合物的高效分离,但相关机理研究停滞在油相或水相对材料的浸润和入侵过程,而关于材料表面及其结构在触发油水分离过程中的作用鲜有报道,特别是在高度乳化油水混合物分离过程中,油滴的稳定状态以及实现分离过程的驱动力缺少实验数据说明。

玄武岩纤维是绿色材料,具有成本低、耐酸碱、强度高、耐热等优异性能。中国科学院新疆理化技术研究所研究员马鹏程团队以玄武岩纤维织物和聚乙烯醇为原料,运用引入表面交联的方法,制备出一种具有三明治结构的亲水型复合膜材料。该复合膜能有效分离多种油水混合物和水包油型乳化液,并具有优异的耐酸、耐碱性能和水下自清洁能力。

利用该复合膜,科研人员探究了乳化液分离过程中油滴的大小和分布,发现当乳液与复合膜接触时,体系中的水会以置换方式通过膜材料表面,而玄武岩纤维织物结构中存在大量微小通道,进而提供有效的毛细管力来促进乳液中水相的连续通过。随着乳液中水含量不断减少,油滴浓度不断增加,这会提高油滴之间的碰撞机率,从而引发小油滴聚集并形成大油滴,并进一步破坏整个乳液体系的稳定性,最终实现乳液的油水分离。基于上述实验现象,研究提出了“聚集诱导破乳”(Aggregation-Induced Demulsification, AID)的油水分离机理。

近日,相关研究成果发表在Aggregate上,并被选为发表当期内封面。研究工作得到中科院“西部之光”人才培养计划与新疆维吾尔自治区高层次人才引进计划等的支撑。

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基于聚集诱导破乳机理实现乳化油水混合物的有效分离


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