中科大仿生與納米化學(xué)實驗室：“焦耳熱+石墨烯”海綿可以吸油了

• 來源： 原創(chuàng) 更新時間： 2018-01-06 點擊： 2973次

• 頻繁發(fā)生的原油泄漏事件不僅造成長期嚴重的海洋生態(tài)危害，而且導(dǎo)致大量的高價值資源損失。不知大家是否還記得2010年墨西哥灣漏油事件，當(dāng)時國際上也采取了很多補救措施，但目前煤焦油仍然撞擊著沙灘。一直以來，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(dāng)有限。今年，中科大仿生與納米化學(xué)實驗室俞書宏課題組針對此類問題研制了可以吸油的海綿。

  如何實現(xiàn)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(dǎo)電導(dǎo)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。另外，課題組將焦耳熱（即電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量)引入到體系里來，以此來實現(xiàn)對泄露在水面的原油進行連續(xù)的回收。

  

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

  

  研究結(jié)果表明，石墨烯功能化的海綿的焦耳熱降低了原油的粘度，顯著地增強了油在海綿中的擴散系數(shù)，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。

  通過加熱是不是能耗特別高？

  課題組通過與科大吳恒安教授的合作，在其理論計算的指導(dǎo)下，課題組獲得了一個最優(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更高，其吸油速率也會更快。

  

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

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