中科大仿生與納米化學(xué)實(shí)驗(yàn)室：“焦耳熱+石墨烯”海綿可以吸油了

• 來源： 原創(chuàng) 更新時(shí)間： 2018-01-06 點(diǎn)擊： 2849次

• 頻繁發(fā)生的原油泄漏事件不僅造成長(zhǎng)期嚴(yán)重的海洋生態(tài)危害，而且導(dǎo)致大量的高價(jià)值資源損失。不知大家是否還記得2010年墨西哥灣漏油事件，當(dāng)時(shí)國(guó)際上也采取了很多補(bǔ)救措施，但目前煤焦油仍然撞擊著沙灘。一直以來，高粘度原油泄漏的回收是國(guó)際難題。疏水親油的吸油材料是解決這一難題的很好的方案。然而，這些材料的吸附速度相當(dāng)有限。今年，中科大仿生與納米化學(xué)實(shí)驗(yàn)室俞書宏課題組針對(duì)此類問題研制了可以吸油的海綿。

  如何實(shí)現(xiàn)海綿吸油？

  原油泄漏難處理主要是由于其高粘度的特性，為了可以原位的降低原油的黏度，課題組采用商業(yè)化的海綿運(yùn)用石墨烯將其功能化，石墨烯具有高導(dǎo)電導(dǎo)熱性以及很高的機(jī)械強(qiáng)度和耐化學(xué)腐蝕性，是目前很熱的研究重點(diǎn)。另外，課題組將焦耳熱（即電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量)引入到體系里來，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)泄露在水面的原油進(jìn)行連續(xù)的回收。

  

  商業(yè)海綿具有多孔性，石墨烯具有親水疏油性，將其包裹在廉價(jià)的商業(yè)海綿上。那么這個(gè)樣塊，它既廉價(jià)，又可以讓油進(jìn)來而水進(jìn)不來。對(duì)樣塊通上電就可以加熱，再在這個(gè)樣塊上加上一個(gè)泵，就可以將吸上來的石油抽到另一個(gè)回收裝置當(dāng)中，其實(shí)驗(yàn)原理如下圖：

  

  研究結(jié)果表明，石墨烯功能化的海綿的焦耳熱降低了原油的粘度，顯著地增強(qiáng)了油在海綿中的擴(kuò)散系數(shù)，并加速吸油速率。和不加熱的石墨烯海綿相比，這種石墨烯海綿吸油時(shí)間減少了94.6%。另外，因?yàn)樵驼扯鹊南陆担偷幕厥账俣纫驳玫胶艽筇岣摺?/p>

  通過加熱是不是能耗特別高？

  課題組通過與科大吳恒安教授的合作，在其理論計(jì)算的指導(dǎo)下，課題組獲得了一個(gè)最優(yōu)的方案，即將海綿一般包裹石墨烯，另一半不包裹，那么下面包裹石墨烯的部分，就可以將能量聚集在這，而上面不包裹的部分，就可以起到隔熱的作用，那么能量利用率就會(huì)更高，其吸油速率也會(huì)更快。

  

  這種原位焦耳自加熱吸附策略有效促進(jìn)了疏水親油吸附劑在原油回收中的實(shí)際應(yīng)用。完美的將基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合在一起，為我們國(guó)家原油泄漏事故的處置提供了一個(gè)原創(chuàng)性的技術(shù)。

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