中科大仿生與納米化學(xué)實(shí)驗室：“焦耳熱+石墨烯”海綿可以吸油了

• 來(lái)源： 原創(chuàng ) 更新時(shí)間： 2018-01-06 點(diǎn)擊： 2056次

• 頻繁發(fā)生的原油泄漏事件不僅造成長(cháng)期嚴重的海洋生態(tài)危害，而且導致大量的高價(jià)值資源損失。不知大家是否還記得2010年墨西哥灣漏油事件，當時(shí)國際上也采取了很多補救措施，但目前煤焦油仍然撞擊著(zhù)沙灘。一直以來(lái)，高粘度原油泄漏的回收是國際難題。疏水親油的吸油材料是解決這一難題的很好的方案。然而，這些材料的吸附速度相當有限。今年，中科大仿生與納米化學(xué)實(shí)驗室俞書(shū)宏課題組針對此類(lèi)問(wèn)題研制了可以吸油的海綿。

  如何實(shí)現海綿吸油？

  原油泄漏難處理主要是由于其高粘度的特性，為了可以原位的降低原油的黏度，課題組采用商業(yè)化的海綿運用石墨烯將其功能化，石墨烯具有高導電導熱性以及很高的機械強度和耐化學(xué)腐蝕性，是目前很熱的研究重點(diǎn)。另外，課題組將焦耳熱（即電流通過(guò)導體產(chǎn)生的熱量)引入到體系里來(lái)，以此來(lái)實(shí)現對泄露在水面的原油進(jìn)行連續的回收。

  

  商業(yè)海綿具有多孔性，石墨烯具有親水疏油性，將其包裹在廉價(jià)的商業(yè)海綿上。那么這個(gè)樣塊，它既廉價(jià)，又可以讓油進(jìn)來(lái)而水進(jìn)不來(lái)。對樣塊通上電就可以加熱，再在這個(gè)樣塊上加上一個(gè)泵，就可以將吸上來(lái)的石油抽到另一個(gè)回收裝置當中，其實(shí)驗原理如下圖：

  

  研究結果表明，石墨烯功能化的海綿的焦耳熱降低了原油的粘度，顯著(zhù)地增強了油在海綿中的擴散系數，并加速吸油速率。和不加熱的石墨烯海綿相比，這種石墨烯海綿吸油時(shí)間減少了94.6%。另外，因為原油粘度的下降，油的回收速度也得到很大提高。

  通過(guò)加熱是不是能耗特別高？

  課題組通過(guò)與科大吳恒安教授的合作，在其理論計算的指導下，課題組獲得了一個(gè)最優(yōu)的方案，即將海綿一般包裹石墨烯，另一半不包裹，那么下面包裹石墨烯的部分，就可以將能量聚集在這，而上面不包裹的部分，就可以起到隔熱的作用，那么能量利用率就會(huì )更高，其吸油速率也會(huì )更快。

  

  這種原位焦耳自加熱吸附策略有效促進(jìn)了疏水親油吸附劑在原油回收中的實(shí)際應用。完美的將基礎理論知識和實(shí)際應用緊密結合在一起，為我們國家原油泄漏事故的處置提供了一個(gè)原創(chuàng )性的技術(shù)。

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