Nat. Sustain. | 文献回溯 | 电磁感应加热的水凝胶超浸润网助力粘稠浮油回收

【研究背景】

运输、钻井或事故造成的原油泄漏对水环境构成严重威胁。然而，高粘度原油使清理漏油在实践中成为一项全球性挑战，因为高粘度原油的流动性低，难以分离和回收。

基于此，有研究人员展示了一种凝胶涂层的超疏水亲油网状过滤器，该过滤器与感应加热策略相结合，用于高通量清理粘性漏油。通过共价反应对聚苯胺凝胶进行直接硅烷处理，使该材料具有强大的超润湿性能，使网状过滤器具有2.43 l m−2 s−1的高粘性油分离通量。开发了一种集油辊原型，用于通过集油和过滤的可逆界面过程回收粘性溢油。粘性溢油的持续清理和回收同时实现，高达1400.6 kg m−2 h−1的石油回收率和99%的分离效率。这项工作为高效、高通量地清理高粘性石油泄漏提供了一个强大的工具，为更好地管理石油泄漏问题开创新道路。目前，该文以“High-throughput clean-up of viscous oil spills enabled by a gel-coated mesh filter”为题在《Nature Sustainability》（JCR: Q1, Top, IF2023=25.7）上发表。文章通讯作者为南京大学电子科学与工程学院潘力佳、施毅教授与德克萨斯奥斯汀分校余桂华教授。

【文章解读】

图1. 总体结构设计示意图

图2. 聚苯胺水凝胶的超疏水/亲油涂层修饰网的特性

图3. 电磁感应加热对粘稠原油粘度及不同网流量的影响

图4. 网筒通过可逆的冷热界面实现同步的浮油回收和分离

图5. 粘稠油回收效率测试以及与近年同类型工作的对比

【文章总结】

该文报道了一种具有可逆界面过程的聚苯胺水凝胶涂层的超疏水/亲油网，结合电磁感应加热降低油粘度的现象，对材料、器件和调控策略进行了整体设计，实现原型装置对高粘原油的高通量回收。超薄网和低迂曲度结构相较于海绵等吸油材料，使得油水分离的有效作用距离被压缩几百微米内完成，降低了过程中动能损耗。这为基于表面性质的器件提供了一种对界面和动态过程（热质交换）进行平衡控制的新方法，为解决此类问题提供了新思路，同时具有一定的实际应用价值。

【文献来源】

Yan, K., Zhao, F., Pan, L. et al. High-throughput clean-up of viscous oil spills enabled by a gel-coated mesh filter. Nat Sustain 2023, 6, 1654-1662.

https://doi.org/10.1038/s41893-023-01217-2

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