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  近年來世界各地原油泄露事故不斷發(fā)生，泄露的原油和有機溶劑已經(jīng)對生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展造成了嚴重損失。為了解決原油和有機溶劑的污染，大多采用原位燃燒、過濾、生物降解等方法，不僅會對環(huán)境造成二次污染而且效率低、費用高。受到大自然中荷葉、甲殼蟲等生物的啟發(fā)，科學家研究開發(fā)了具有疏水吸油功能的油水分離材料，其中疏水多孔的聚合物材料由于其效率高、成本低和性能穩(wěn)定等優(yōu)點日漸成為油水分離的熱門材料。

  鄭州大學橡塑模具國家工程中心申長雨院士和劉春太教授團隊的劉憲虎博士課題組前期提出了一種簡單的水輔助熱致誘導相分離法制備聚合物疏水多孔材料，并將其用于油水分離中。例如，通過向聚氨酯-二氧六環(huán)溶液中加入少量的去離子水，經(jīng)過冷凍干燥后可獲得密度為13 mg/cm³、孔隙率為91%的超疏水聚氨酯泡沫，將其當作泵吸材料處理廢油時，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過10次泵吸循環(huán)之后，分離效率仍接近100%。在此基礎上，他們采用水輔助熱致誘導相分離方法并不斷調整去離子水含量成功制備了聚氨酯的光滑實心和納米多孔微球，以及改性的超疏水聚酯無紡布，以“Simple water tunable polyurethane microsphere for super-hydrophobic dip-coating and oil-water separation”為題發(fā)表在期刊Polymer上。

  為了探究去離子水含量對聚氨酯微球相貌的影響，他們進行了不同水含量影響的實驗。形貌結果分析表明，隨著去離子水含量的增加，聚氨酯逐漸從多孔網(wǎng)絡結構的泡沫轉變成光滑的實心微球和納米多孔微球。

圖1. 不同含量水的聚氨酯泡沫和微球的SEM圖：(a)1, (b)4, (c)6, (d)8, (e)12和(f)13 ml。

  此外，他們發(fā)現(xiàn)含有一定量水的聚氨酯-二氧六環(huán)溶液可以對商用聚酯無紡布進行改性，經(jīng)過冷凍干燥處理制得接觸角為153°的超疏水無紡布。實驗結果表明，超疏水無紡布在強酸強堿和高溫下仍能保持較好的疏水性能。

圖2. 改性前(a)和改性后(b)無紡布的SEM圖，改性無紡布在(c)酸堿環(huán)境和(d)不同溫度下的接觸角。

  另外，將超疏水無紡布用作過濾膜，利用重力分離油和水，經(jīng)過十次油水分離后其分離效率仍可達98%，通量可達20.2 m³ m^-2h^-1。

圖3.不同種類油的(a)分離效率和(b)通量。

  鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心的碩士研究生袁煥是該論文的第一作者，邵春光副教授和劉憲虎博士為共同通訊作者。

  原文鏈接：Huan Yuan, Yamin Pan, Xiaolong Wang, Qiang Chen, Qian Hu, Chunguang Shao*, Zhanhu Guo, Chuntai Liu, Changyu Shen, Xianhu Liu*, Polymer, 20 July 2020, 204, 122833.

  https://doi.org/10.1016/j.polymer.2020.122833