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中国科大水面浮油的连续收集研究取得进展

2014.7.03

　　近期，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俞书宏教授领导的课题组和中国科大工程科学学院丁航教授领导的研究组合作，在清理回收水面浮油装置的设计及应用方面取得新进展。研究成果刊登在《德国应用化学》期刊上，并被该刊选为 “Hot Paper”。

　　中国科大化学与材料科学学院2013级硕博生葛进同学等在导师指导下，创新地提出将经疏水纳米二氧化硅处理过的疏水亲油海绵与自吸泵相结合的新思路，成功设计了一种新型浮油收集设备，能在水面上连续而且高选择性地收集水面浮油。研究发现，该浮油设备的关键部分是疏水亲油海绵，其独特的相互贯穿的大孔结构使油能在海绵内部快速流动，同时也阻碍水的浸透。丁航教授领导的研究团队利用流体力学理论模型，证明了该浮油收集设备的工作原理，即该海绵在自吸泵的作用下，油/空气和油/水界面的毛细管压会根据自吸泵产生的负压变化进行自发调控，使油-空气和油-水界面像保护膜一样阻止水和空气进入海绵内部，只有水面浮油在海绵内部负压的作用下流入到海绵中并被抽走。有趣的是水面上没有浮油时，空气则进入海绵内部并被抽走，有浮油时，海绵转而吸取浮油，直到浮油消失。

　　课题组所提出的疏水亲油材料同自吸泵的结合的设计方案，将大大减少疏水亲油材料的用量，省去浮油回收操作，由此降低浮油清理与回收的难度和成本。在将来的实际使用中，这种浮油收集设备可进一步集成，得到一张浮油收集网，浮油收集船可拖曳着这个具有无限吸油容量的“大网”，像捕鱼一样收集水面的浮油。此外该材料还可折叠起来，作为油轮和海上钻井平台的应急设施，以便快速处理原油泄漏事故。

　　上述工作已经申请中国ZL。该研究受到国家重大科学研究计划、中国科学院重点部署项目、国家自然科学基金等项目的资助。