據(jù)報道,中國林業(yè)研究院木材工業(yè)研究所王小青課題組在高彈木材海綿材料制備及其油水分離應(yīng)用方面取得重要進(jìn)展,相關(guān)研究成果以“Highly Compressible Wood Sponges with a Spring-like Lamellar Structure as Effective and Reusable Oil Absorbents”為題,在線發(fā)表于國際頂級期刊《ACS Nano》(影響因子13.709)。碩士研究生管浩為論文第一作者,王小青副研究員為通訊作者,木材工業(yè)研究所為論文獨立完成單位。 隨著生產(chǎn)生活中含油污水的大量排放以及海上原油泄漏事故的頻發(fā),水中油污染已成為危害人類健康和環(huán)境安全的重大問題。如何實現(xiàn)高效的油水分離已成為亟待解決的難題。具有特殊表面潤濕性(如超疏水/親油)的多孔吸附材料可以快速有效的實現(xiàn)油水分離。目前,多孔吸油材料主要有合成高分子海綿(聚氨酯、聚苯乙烯)、納米碳基氣凝膠(石墨烯、碳納米管)、納米纖維素氣凝膠等。上述材料雖然吸油性能良好,但仍然存在生物降解性差,原材料價格昂貴,力學(xué)性能差等缺點。 為解決以上問題,王小青課題組以天然可再生木材為原料開發(fā)了一種新型的木材海綿吸附材料,用于油水分離。選用低密度輕木(90 mg/cm3)為原料,通過化學(xué)處理有序剝離出木材細(xì)胞壁中木質(zhì)素和半纖維素,保留纖維素骨架,然后經(jīng)冷凍干燥制備得到密度低、孔隙度高、具有層狀結(jié)構(gòu)的木材海綿。為了使材料獲得疏水/親油性能,采用氣相沉積法在木材海綿纖維素骨架表面沉積聚硅氧烷涂層,賦予材料良好的疏水性能,并保留其原始的孔隙結(jié)構(gòu)。最終得到的木材海綿材料具有高彈性能,經(jīng)100次循環(huán)壓縮試驗,回彈率保持在99%。該材料吸油性能良好,最大吸油量可達(dá)自身重量的41倍,并且可以通過擠壓排油的方法回收吸附的油,經(jīng)過多次擠壓吸油量基本保持。利用該材料的液體傳輸各向異性特性,課題組以木材海綿為過濾膜,設(shè)計了連續(xù)吸油裝置,實現(xiàn)了連續(xù)、高效油水分離。上述成果為制備新型木材基吸油材料提供了新思路,推動了木材這一天然可再生材料在油水分離中的應(yīng)用。 |