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J Hazard Mater:基于结构化木棉纤维的油水分离装置实现水体溢油的高效分离和回收

发布时间:2017-04-18

东华大学纺织学院徐广标教授等在水体中溢油的清理和回收上取得重要成果,通过以天然木棉纤维为介质,设计并研制出可高效吸附和拦截水体中溢油的髙孔结构化木棉纤维滤体和连续分离和再回收被吸附油液的深床过滤装置,实现同步清理和回收水体中溢油。该成果以“Highly efficient and  recyclable depth filtrating system using structured kapok filters for oil  removal and recovery from wastewater”为题,在线发表在Journal  of Hazardous Materials杂志上(J Hazard Mater 321(2017): 859-867,  1-7http://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.10.005.


石油泄漏不仅给生态环境带来灾难性的破坏,还会造成巨大的经济损失。油与水的粘附力低,在水体中通常以游离油、分散油、乳化油和溶解油等不同形式存在,而要有效地将其从水体中除去,往往是一项非常复杂的工作,需要综合运用各种电、物理、化学及生物处理技术。过滤法是通过利用疏水亲油性材料,对流过水体中的油类进行吸附拦截从而实现油水分离,具有操作简单、环境友好、油水分离效率高等诸多优势,被广泛应用和研究。传统的油水过滤装置几乎只能单一进行油水分离,并多以价格昂贵的合成高分子材料为吸附介质,虽然获得较高的油水分离效果,但材料的重复使用性差,丢弃后造成二次环境污染。相比之下,天然有机吸附材料由于其廉价、可生物降解等优点,突显出越来越重要的研究价值。木棉纤维是一种天然拒水亲油的植物果实纤维,由于其独特的薄壁大中腔结构而吸引众领域的学术目光。其作为一种天然拒水吸油材料,相继被新加坡南洋理工大学、马来西亚国油大学和印度理工学院中国兰州中科院以及上海东华大学徐广标等研究团队报道,通过散纤维集合体油液吸附和保持能力的比较评估,突显了木棉纤维作为一种吸油材料具备的优势和潜力。

徐广标研究团队通过单纤维层面微油液吸附研究,构建木棉纤维吸附油滴的体积与粘附能计算模型,合理优化集合体结构成型设计,建立通过气流成网粘合方法调控木棉纤维集合体孔隙结构方法,进行木棉纤维集合体孔径控制和结构化木棉滤体的制备,所制备滤体展示高油液吸附和拦截特性。该团队通过将常规固定型圆柱过滤筒设计成可旋转锥形过滤体,同时用以三维锥形木棉纤维为油液吸附介质,不仅达到了高效油水过滤的目的。重要地,通过此可旋转锥形的设计,同时能对吸附在三维滤料里的油液分离出来并回收,而脱油后的纤维滤体能够保持其原有结构和性能稳定,反复多次被利用。该成果在纤维结构吸油材料的设计和油水过滤的形式上具有重要突破,在今后水面溢油的清理和回收或将具重要意义。


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