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J Hazard Mater: 中空木棉纤维的表面吸附特性研究重要成果

发布时间:2015-05-07

荷兰杂志(Journal of hazardous materials刊发了东华大学纺织学院徐广标教授等在木棉纤维表面吸附特性研究上的重要成果。研究人员通过对木棉纤维微观油液吸附机理的深层次探究,从单纤维层面揭示纤维对不同性质油液的吸附粘附特性,并通过其粘附各油液的油滴体积和油滴粘附能进行定量表征,阐述纤维集合体的油水分离机理。

随着全球各类大型溢油事故的频繁发生以及事发后水面溢油处理的紧迫性和重要性,天然吸油材料由于其特殊经济与环境效益,在该领域的开发与应用受到高度重视。木棉纤维是一种天然拒水亲油的植物果实纤维,由于其独特的胞壁大中腔结构而吸引众领域的学术目光。其油水分离应用研究主要起步于近十年,来自新加坡南洋理工大学、马来西亚国油大学、印度理工学院的若干学者以及中国兰州中科院的王爱琴研究组和上海东华大学徐广标研究组报道了木棉纤维集合体在油水分离中的应用,发现其油水分离能力与纤维本身的油液吸附粘附性能直接相关,目前却无法用接触角或滚动角得到表征(油液其表面发生瞬间铺展)。

该论文基于Carroll的液滴形状解析方程,通过悬滴方式,从单纤维层面以木棉纤维粘附各油液的油滴体积和油滴粘附能定量表征其不同油液吸附与粘附性能,揭示纤维形成不同油液吸附粘附的原因及油水分离机理。据报道,木棉纤维的表面能仅40.64 mN/m,具有强疏水特性和优异的油液吸附性能,其与水的接触角高达151°,能够粘附柴油、食用油、使用机油和机油的油滴大小分别分布在0.13-1.34×10-4 μl0.60-7.41×10-4μl0.48-9.0×10-4 μl0.56-10.35×10-4 μl之间,平均油滴粘附能分别为3.78×10-11 J9.40×10-11 J 6.52×10-11J8.89×10-11 J,可以广泛用于各种乳化油油滴粒径在0.1-25 μm油污水和分散油油滴粒径在25-100 μm油污水的过滤。该成果对今后木棉纤维的吸油和油水分离应用将具有重要意义。

此次发表的成果以徐广标教授为通讯作者,博士研究生董婷为第一作者,得到了中央高校基本业务经费资助项目以及学校博士研究生论文创新基金等支持。原文出处:Journal of Hazardous Materials 296 (2015) 101-111


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