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如何清理水中的油汙?

來源:科普中國 瀏覽 9 次 發布時間:2022-09-19

生產生活過程中產生的廢水中常常含有大量的油汙,近年來水中油汙染已成為危害人類健康及環境安全的重大問題。隨著科技發展,現在水中的油汙即使再小,也能清理幹淨,用的就是一種名為“磁性兩麵神微球”的東西。

磁性兩麵神微球隻需兩分鍾左右,就可分離出水中的微小油滴,分離效率高達99%。

油是怎麽存在水中的?油在水中的存在形式,根據油滴的粒徑,可以分為三類,油滴粒徑大於150微米稱為“浮油”,這也是油進入水體的主要存在形式;油滴粒徑在20-150微米之間稱為“分散油”;油滴粒徑小於20微米的稱為“乳化油”。不管是表麵活性劑穩定的油滴,還是無表麵活性劑穩定的油滴,極小的乳化油以油包水或水包油的形式懸浮於水中。

科學家們是怎麽研究的?科研人員從油水分離的科學本質出發,從材料的浸潤性上入手,利用材料表麵對油和水具有不同的浸潤行為,如同時具有超疏水和超親油性質,或同時具有超親水和超疏油性質,發展了一係列超浸潤性油水分離材料。

磁性兩麵神微球之所以有這麽高效的清除效果,完全依賴於其獨特的抓手結構。微球具有凸麵親水、凹麵親油的兩麵性質,其親油的抓手能和水中的微小油滴在結構上形成很好的匹配。

當把它加入油水乳液中時,其親油抓手能有效捕捉水中的微小油滴,在結構上發生互補匹配,形成雪人狀結構。它還能在劇烈的晃動過程中大幅降低油水界麵張力,促使那些被捕捉到的微小油滴合並形成大油滴,從而使得油水乳液快速分層。

磁性兩麵神微球在油水界麵發生自組裝,即緊密地排列在大油滴的表麵,在外加磁場的作用下,穩定結合在一起的大油滴會朝著磁場方向運動,最終實現油水分離。