近期，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所分離材料與技術(shù)團(tuán)隊(duì)研制出具有納米-微米多層級(jí)結(jié)構(gòu)的纖維基分離膜材料，并提出靜電/氫鍵輔助聚集誘導(dǎo)破乳分離機(jī)理。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《應(yīng)用高分子材料》。
據(jù)了解，油水乳化液是由兩種或兩種以上互不相溶的液體在表面活性劑分散作用下形成的混合物。由于分散液滴尺寸小、穩(wěn)定性高，乳化液高效分離已成為油水分離領(lǐng)域的難點(diǎn)。
因此，開(kāi)發(fā)新型乳化液分離材料并研究材料介入條件下乳化液滴穩(wěn)定性，一直受到科研人員的廣泛關(guān)注。盡管已報(bào)道的大部分材料可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單一特定乳化液的分離，但材料表面荷電情況對(duì)乳化液滴的穩(wěn)定性還有待深入研究。
分離材料與技術(shù)團(tuán)隊(duì)的研究顯示，該纖維基分離膜在改性前后表面潤(rùn)濕性基本保持一致，均具有表面超親水、水下超疏油特性，但改性后的分離膜表面帶正電荷，對(duì)非離子、陰離子和兩性離子表面活性劑穩(wěn)定的水包油乳化液均能實(shí)現(xiàn)有效分離，最高分離效率達(dá)到95.4%；但對(duì)于陽(yáng)離子表面活性劑穩(wěn)定的乳化液分離效率僅為31.8%。
基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究人員提出靜電/氫鍵輔助聚集誘導(dǎo)破乳分離機(jī)理：富含胺基且?guī)щ姾傻睦w維材料可通過(guò)靜電或氫鍵作用吸附表面活性劑分子，從而破壞乳化液的穩(wěn)定性，使得小油滴聚集成為大油滴并在水面漂浮，實(shí)現(xiàn)對(duì)SDS、BS-12和Tween 80等表面活性劑穩(wěn)定的乳化液分離；由于纖維和十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）穩(wěn)定的乳化液滴都帶有正電荷，而二者之間的靜電斥力難以破壞該類(lèi)表面活性劑分子在油水界面的聚集狀態(tài)，因此對(duì)其穩(wěn)定的乳化液無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效破乳。該機(jī)理已在某石化企業(yè)乳化含油污水資源化利用領(lǐng)域獲得驗(yàn)證，并應(yīng)用于日處理500立方米油水混合物的工程化裝置。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/acsapm.3c00928
靜電/氫鍵輔助聚集誘導(dǎo)破乳油水分離示意圖 新疆理化所供圖
本文鏈接：在油水乳化液選擇性分離領(lǐng)域取得進(jìn)展http://www.lensthegame.com/show-11-1979-0.html
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