改性海绵可以回收北极海域的石油污染物

作者：Sara West，伦敦帝国理工学院

研究人员已经开发出一种可持续和经济的方法来从超低温工业废水和石油泄漏中回收石油。

来自伦敦帝国理工学院和多伦多大学的科学家们设计了一种海绵，可以从北极水域中去除难以回收的石油。他们的研究建立在先前开发的海绵技术的基础上，针对从超冷水中回收石油的具体挑战。

这项研究成果发表在《科学进步》杂志上，提出了一种经济和可持续的石油开采方法，这将有利于环境，同时为工业提供了一种成本效益高的解决方案。

北极的石油污染

研究人员开发了一种特殊的商用海绵涂层，这种涂层可以从5摄氏度的水中回收油滴。超冷水中的油更难去除，因为它在低温下会变得粘稠，减少其流量，使其更难收集。

北极水域的石油污染是一个重大问题，超过1万亿升的油砂尾矿是石油开采、海洋和北极石油泄漏的副产品，等待清理。

传统的从这些油田开采石油的技术要么能耗高、成本高，要么在面对微米大小的油滴时效率低下。有些甚至有可能造成进一步的环境损害，例如在收集之前对油进行重新加热，从而导致油溶解或蒸发。

帝国理工大学和麻省理工大学设计的这项技术通过利用低温油的特性来创造一种低能耗、低成本的解决方案，从而解决了这些挑战。这不仅有利于环境，有助于保护我们的自然资源，而且为工业提供了经济上可行的解决方案，这对确保广泛吸收至关重要。

相互吸引

帝国理工学院的研究小组根据油滴在冷水中的行为，为商用海绵设计了一种特殊的涂层。

当油低于38摄氏度时，它开始结晶，边缘变得粘稠。主要作者帕瓦尼·切鲁库帕利博士利用这一知识设计了一种类似石蜡的海绵涂层，其化学结构与油一样，可以在两个表面之间产生相互吸引。

海绵可以用无毒的溶剂冲洗，这种溶剂可以取代粘稠的油滴并将它们收集起来，从而使海绵和油都可以重复使用。这个过程被称为蜡润湿，其中一种流体是用来取代另一种。在这种情况下，溶剂，称为庚醇，是用来取代油滴。

一旦确定了蜡润湿特性，T Chemists大学的一个团队就合成了纳米涂层，这使其具有功能性并可以大规模使用。

严格的测试表明，这种工程海绵可以在2个半小时内从5摄氏度到40摄氏度的水中吸附油滴，去除90%到99%的污染物。回收的油可供工业再利用，为组织提供经济效益，海绵可重复使用十次，效果一致。

下一步

这种采油方法对工业和环境都有很大的好处。它从超冷水中除油的成功率很高，并且不需要额外的能量输入，因为它利用海绵和油的材料特性来产生结果。

主要作者、伦敦帝国理工学院的帕瓦尼·切鲁卡帕利博士解释说：“我们已经开发出一种高效节能的原油回收方法，这种方法对环境有生态效益，对工业也有经济效益。

“我们的工作意义重大，因为它针对一个特定的问题，即低温下的油结晶，并从材料的角度解决了这个问题。”

首席研究员达里尔·威廉姆斯教授补充说：“如果我们继续像几十年前那样对待环境，清洁水将变得越来越稀缺。作为如此重要的全球资源，社会和工业界获得创新的、低成本的水净化方法是至关重要的，就像我们在研究中报告的那样。

“我们的技术预示着一种全球补救的新方法，我们希望这种方法能在为时已晚之前得到广泛应用。”

下一步，研究小组将探索如何利用海绵来收集和分类油脂，每种油脂的成分不同，在低温下表现也不同。他们相信，他们的海绵技术可以在许多不同的环境条件下适应这些不同的需求。

更多信息：P. Cherukupally et al. Wax-wetting sponges for oil droplets recovery from frigid waters, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abc7926

期刊信息：《科学进步》Science Advances

原文链接：https://phys.org/news/2021-03-sponge-recover-oil-contaminants-arctic.html

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