近日,由我校賈傳坤教授團隊和重慶大學孫立東教授、中科院金屬研究所韓拯研究員共同主導,聯(lián)合新加坡科技局化學與工程研究院等國際團隊,在油水分離研究技術方面取得了突破性進展。團隊開發(fā)出一種滲透陽極氧化法,實現(xiàn)了在多孔鈦三維微通道內(孔徑10-100微米,厚度1-5毫米)超親水涂層全覆蓋,使水滴在多孔鈦的滲透速率提高5個數(shù)量級,并且油水乳液經(jīng)微通道過濾獲得了高純水相,其總有機碳含量低至25ppm以下,油水分離效率達到99.9%以上。該項研究成果于2018年8月31日在Cell出版社旗下子刊iScience期刊上公開發(fā)表。
油水分離是一種將油水混合物分離以實現(xiàn)廢油回收利用、污水凈化排放的綠色技術,被廣泛應用于餐飲廢水處理、生活污水處理、石油化工工業(yè)等領域。傳統(tǒng)分離方法局限于油滴尺寸較大的情況,當油滴尺寸小至幾十微米以下,幾乎失去分離效果。常用的有機超濾膜、金屬細絲編織的網(wǎng)狀材料又存在化學穩(wěn)定性差(存在反應、溶脹問題)、機械穩(wěn)定性差(承壓能力低、易破損),限制其應用。
鑒于上述難題,研究團隊采用多孔金屬材料(多孔鈦內部具有微米級三維通道網(wǎng)絡,既滿足孔隙率要求,又具有良好的化學穩(wěn)定性、耐酸堿腐蝕性、抗氧化性,且比強度高),開發(fā)了滲透陽極氧化法,在多孔鈦三維微通道內制備和調控超親水納米管涂層,最終實現(xiàn)油水乳液的高效分離。該研究結果突破傳統(tǒng)油水分離技術瓶頸,具有廣泛的應用前景?;谠擁椉夹g的國際先進性,湖南國昶能源科技有限公司已先期資助團隊進行產(chǎn)品開發(fā),目前小試原型機已研制成功,可實現(xiàn)針對餐飲和食品加工等行業(yè)含油污水的高效分離。
該研究工作得到了國家自然科學基金(51871037, 51501024, 11504385,51627801)、重慶市基礎與前沿研究計劃(cstc2015jcyjA90004)、中央高?;究蒲袠I(yè)務費(2018CDQYCL0027)、機械傳動國家重點實驗室、先進能源材料化學教育部重點實驗室和湖南省團隊百人計劃的資助。重慶大學材料科學與工程學院博士生金鑒為論文第一作者,我校賈傳坤教授為本文第一通訊作者、中科院金屬研究所韓拯研究員、重慶大學孫立東教授為共同通訊作者。
超親水微通道及油水分離示意圖
Cell期刊是與science,nature并列的世界三大主刊之一,主要關注生命科學。cell目前有三大子刊,分別是chem,joule和iScience,iScience主要關注生命、環(huán)境等領域最前沿的研究工作。
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https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(18)30116-0#secsectitle0090
(文 圖\何小勇 審\張國強)