中国科大水面高粘度原油的连续吸附与清理研究获进展

稿件来源:网站 发布日期 2017-05-08

     中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室、化学与材料科学学院教授俞书宏课题组在高粘度浮油吸附材料设计上取得突破性进展,首次将焦耳热效应引入到多孔疏水亲油吸油材料中,设计并研制出可快速降低水面上原油粘度的石墨烯功能化海绵组装体材料和连续收集环境中泄漏的原油的收集装置,大幅提高了吸油材料对高粘度浮油的吸附速度,显著降低了浮油清理时间。

俞书宏团队自2012年以来,持续开展了高性能碳基组装体吸油材料的设计与制备方法研究。他们首次将石墨烯的焦耳热效应和石墨烯的疏水亲油特性集成到多孔吸油材料上,设计出具有原位加热和油水分离功能的石墨烯功能化海绵,在保持较高油水分离效率的情况下,大幅提高了多孔疏水亲油材料对高粘度浮油的吸附速度。为提高电能的利用效率,他们将加热区域限制到石墨烯功能化海绵的底部,顶层的海绵和水面的浮油相当于隔热层,缓解热量向空气和水体中扩散,提高热量向原油传递的效率。在这种限域加热设计下,电能消耗降低了65.6%,石墨烯的用量降低了50%,吸油时间也只有常温石墨烯海绵的5.4%。此外,他们还提出阵列电极设计,证明了这种焦耳热辅助多孔疏水亲油材料吸油技术可以实现工业化生产。这种阵列电极设计,使大面积石墨烯修饰的海绵在较低的通电电压下,依然可以加热到很高的温度,这对该技术将来走向商业化有着重要的意义。

这项研究开创了浮油吸附材料设计的新路径,解决了以往多孔疏水亲油材料对高粘度浮油吸附速度慢的难题,提出的界面加热降低原油粘度的原创技术在石油化工业中的油水分离领域也有着广泛的应用前景。该研究提出的可加热经石墨烯功能化后的海绵组装体材料,经优化材料和结构可进一步降低成本和电能消耗,有望在今后应对海上原油泄漏事故处置中获得广泛的应用。