油污清除新技術 人造「仙人掌刺」能水中吸油

油船溢油、海上油田洩漏,讓寶貴的石油變成污染海洋的惡魔,人類就拿它無可奈何嗎?近日出版的英國《自然·通訊》雜誌刊登了大陸中科院化學研究所江雷教授團隊研發出的最新技術:模仿仙人掌能從空氣中吸水的針刺,讓微米級的超微油滴也會自動從水裡跑出來。

大陸新聞中心/綜合報導

油船溢油、海上油田洩漏,讓寶貴的石油變成污染海洋的惡魔,人類就拿它無可奈何嗎?近日出版的英國《自然·通訊》雜誌刊登了大陸中科院化學研究所江雷教授團隊研發出的最新技術:模仿仙人掌能從空氣中吸水的針刺,讓微米級的超微油滴也會自動從水裡跑出來。該技術有望幫助處理溢油事故所造成的環境污染。

根據文匯報報導,把水和油分開難嗎?油浮於水上,粗略地分開當然不難。不過,總有一些細微的油滴會混在水中。要讓這些已經『水乳交融』的小油滴跑出來,難度就非常高。尤其當這些油滴細小到微米級,除非耗費巨大能量,用轉速極高的離心機把它們從水中『甩』出來,否則就難以分離。要是用吸附劑把細微油滴吸出來呢?江雷說,這些油就廢了,既難以回收利用,吸附劑又會污染環境。

有沒有既節能環保,又能將油滴回收利用的辦法呢?冥思苦想已久的江雷教授從仙人掌的針刺上獲得了靈感:那一根根伸向空中的針刺狀葉子,看似平淡無奇,卻能不斷從空氣中吸收水分,並沿著針刺輸送到水庫般的肉莖中。

這招『空氣中奪水』可否用來『水中奪油』?課題組將仙人掌針刺的表面結構放大、再放大,終於在電子顯微鏡下,發現了它『奪水』的奧秘:針刺表面排列著無數個修長、尖尖的小錐體,每個錐體表面還有連續不斷的小突起。液體一旦接觸到這種結構,就會在『拉普拉斯壓差』(空氣壓力隨高度變化而變化,並形成一股力)下,不斷被拉向莖部。

『既然這種結構能讓空氣中的小水滴一旦「撞」上針刺,就會身不由己地被拉過去,那我們換一種材料,是否就能把油從水中拉出來了?』江雷介紹,經過不斷試驗,他的團隊在實驗室中率先研制出了『水中奪油』的人造針刺。

實驗證明,把這種人造針刺排成陣列,其每平方公分每秒可吸油1.13毫升。『對於超微油滴,目前也可用超濾膜分離,但孔徑細微到幾微米以下時,效率就十分低下,且膜容易堵塞,成本高昂。』江雷說,改用人造針刺,濾油的速度不僅比超濾膜高出了百倍,且分離效率可在99%以上。

江雷告訴記者,油水分離本身就是一個大課題,例如石油洩漏事故處理、工業排放的含油廢水處理、油田開採中的三次採油等,都可利用人造針刺來『水中奪油』。同樣的思路還可應用於其他領域,如果改用不同材料製造具有類似表面微結構的針刺,還可用於分離其他兩種液體的混合物。