“這種材料吸油不吸水,與水的接觸角達到150°以上,能夠吸附自重23倍以上的原油,保油率達93%,可重復使用1000次以上。不僅可用于水上浮油的吸附,且可實現(xiàn)水下高密度有機污染液體的吸附!敝锌圃簩幉ú牧纤Q笮虏牧吓c應(yīng)用技術(shù)重點實驗室最新研發(fā)的親油疏水材料和新型智能溢油應(yīng)急裝置,目前已在上海儀耐新材料科技有限公司進行規(guī);懂a(chǎn),這也是國內(nèi)首條日產(chǎn)2500平方米連續(xù)式親油疏水材料生產(chǎn)線。預計到今年年底之前,親油疏水材料與溢油應(yīng)急裝備日產(chǎn)量將達到25000平方米。
今年國務(wù)院批準了我國第一個溢油應(yīng)急計劃,以應(yīng)對日益增加的海上漏油風險。到2020年,中國將擁有191座海上應(yīng)急設(shè)備庫、260艘應(yīng)急船舶和52個岸上應(yīng)急設(shè)備庫,以及能夠處置緊急情況的經(jīng)過培訓的人員。
對于溢油應(yīng)急而言,油污處理速度和效率至關(guān)重要。為實現(xiàn)高效、快速的溢油應(yīng)急處理,中科院寧波材料所海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室海洋功能材料研究團隊曾志翔、王剛等研究人員,研制了系列新型親油疏水材料,并基于這些材料開發(fā)新型智能溢油應(yīng)急裝置。
傳統(tǒng)方法影響海洋生物生長
“近年來,隨著石油化工行業(yè)的迅速發(fā)展和石油產(chǎn)品的大量使用,由溢油引起的環(huán)境污染日益嚴重。美國墨西哥灣因漏油事件,大連新港油罐區(qū)發(fā)生爆炸和原油泄漏事故,渤海中部的蓬萊19-3油田先后發(fā)生溢油事故,造成巨大經(jīng)濟損失和生態(tài)破壞!敝锌圃簩幉ú牧纤芯繂T曾志翔說。
貨輪靠岸時壓艙水、洗艙水、機艙污水的排放也會導致大量含油廢水產(chǎn)生。據(jù)統(tǒng)計,無重大漏油事件發(fā)生時,大型港口每年僅船舶壓艙水、船舶洗艙水、機艙含油污水等的排放量就達到數(shù)萬噸。
傳統(tǒng)的溢油應(yīng)急與油污清理包括以下幾種方法:圍油欄、吸附、撇油器機械法回收、溢油分散劑、微生物等。對于小型油污泄漏事故主要采用圍油欄先控制溢油的擴散,再利用聚乙烯、聚胺酯泡沫、聚苯乙烯纖維等人工合成的材料以及鋸末、麥稈等天然吸油材料吸附,最后遺留的薄油層利用微生物處理。
“這些方法存在諸多缺點:吸附材料吸油的同時也吸水,油的回收較為困難;對油污處理速度較慢,效率較低;殘留的薄油層分散到水里,形成乳化油,嚴重影響海洋生物的生長。”曾志翔說。
新吸附材料只愛油不愛水
如何提高吸附效率,減少對環(huán)境的破壞,研制出效果更好的吸附材料,一直是科學家們關(guān)注的重點。
中科院寧波材料所海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室薛群基院士,于2012年開始布局“選擇性吸附與透過材料及在溢油應(yīng)急中的應(yīng)用”研究方向。經(jīng)過4年的努力,該重點實驗室海洋功能材料研究團隊研制了系列親油疏水材料,并基于這些材料開發(fā)新型智能溢油應(yīng)急裝置。
“這種材料通過對材料的孔徑控制、結(jié)構(gòu)設(shè)計及表面的調(diào)控,研制出系列親油疏水金屬和高分子材料,分別實現(xiàn)對水上原油、重油、輕油、柴油汽油、有機化學液體及水下有機化學液體等的高效吸附與回收。”曾志翔介紹,通俗地說,這種新材料只愛油不愛水。
這種材料能夠吸附自重23倍以上的原油,保油率達93%,可重復使用1000次以上。不僅可用于水上浮油的吸附,且可實現(xiàn)水下高密度有機污染液體的吸附!八蛡鹘y(tǒng)吸油材料相比有幾個特點:吸油不吸水、吸油倍率很高、吸油速度快、油可以擠出來重新使用!痹鞠枵f。
溢油治理變得環(huán)保又簡單
現(xiàn)有溢油應(yīng)急處理過程中,首先將傳統(tǒng)吸油材料投擲到海面,再打撈上船處理油污,程序相對繁瑣。
“基于親油疏水材料的溢油應(yīng)急裝備,則免去吸油材料投擲與打撈過程。由于親油疏水材料在水面上具有極低的阻力,因此可以在海面拖行對溢油進行吸附處理,并利用真空裝置實現(xiàn)油污原位回收,整個過程簡單高效,開創(chuàng)了海洋溢油治理的新方法!痹鞠枵f。
研究人員采用的這種方法叫作“高分子刷”技術(shù)。這是一種化學的方法,是一種附著在基材表面的高度伸展的單分子層結(jié)構(gòu)材料,而刷子的“毛”由無數(shù)幾十到幾百納米的大小分子組成!半m然屬于化學方法,但生產(chǎn)過程中沒有廢水廢氣排放,不僅環(huán)保而且工藝步驟少、成本低!
實現(xiàn)了低成本大面積產(chǎn)業(yè)化
“超疏水材料一直是業(yè)界研究的熱點,但由于成本、性能穩(wěn)定性等方面原因,未見大規(guī)模批量生產(chǎn)!痹鞠枵f。
中科院寧波材料所這一成果的批量產(chǎn)品已在蘇州河進行油污處理試點。目前已與中石油海上應(yīng)急救援響應(yīng)中心簽署了全面戰(zhàn)略合作協(xié)議,并與金山石化、勝利油田等石油企業(yè)達成合作意向。
曾志翔介紹,基于研制的吸油網(wǎng)和吸油多孔材料,海洋功能材料研究團隊正在聯(lián)合上海北斗產(chǎn)業(yè)園區(qū)相關(guān)企業(yè)開發(fā)5萬平方米的智能海洋溢油應(yīng)急裝備系統(tǒng),加快該技術(shù)的推廣,爭取為溢油處理、油水分離等需求行業(yè)做出實實在在的貢獻。
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