这种国产膜，能够“一键”搞定海上石油泄漏

2017-07-17 unima薄膜新材网

近年海上石油泄漏事故频发，引发严重的海洋环境问题。目前处理海上溢油常用的物理方法（围油栏、吸油毡等）和化学方法（溢油分散剂、凝固剂等）已经难以满足需求。

面对日益复杂的海洋环境污染问题，多功能膜分离材料逐渐受到人们的重视。

被泄漏的原油污染的海面

| 受荷叶启发，中国研制出超级薄膜

荷叶可以“出淤泥而不染” ，轻微震动就可以让水珠从叶面滑落，荷叶这种“不沾水”的现象叫做“超疏水”。

拥有超疏水能力的荷叶

受此启发，科学家开始研究有特殊润湿性的新型材料，先后研制出超疏水（吸油憎水）材料和超亲水（吸水憎油）材料，用来处理海上溢油或油污废水，目前研究的重点和难点是如何快速设计和构建这类材料，从而高效地分离油水混合物。

| 超级薄膜的黑科技

为获得超级薄膜，科学家需要先通过抽滤制备出碳纳米管（CNTs）薄膜，然后在其表面修饰疏水性聚苯乙烯，这样就可以结合薄膜的粗糙表面获得超疏水膜材料，从而获得能够快速分离油包水型乳液。

此外，科学家还需要用疏水性聚苯乙烯和亲水性聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯，分别修饰在CNTs薄膜的上下表面，使其可以选择性地分离油包水型和水包油型乳液混合物，一面亲水、一面疏水的超级薄膜便诞生了！

图1. （A）超疏水碳基薄膜；（B）亲水/疏水双面碳基薄膜及其油水分离功能

| 超级薄膜不仅可以分离污染物，还能杀死污染物

油污废水中往往含有有害的有机污染物，分离后不能直接排入水体系中。

为此，研发团队将超疏水CNTs膜材料和复合催化微球（聚苯乙烯/纳米金）相结合，让超级薄膜在水中呈现超疏油状态。

被原油泄漏伤害的海洋生物

因此，在高效分离油水乳液的同时，超级薄膜还可以催化分解水中有机污染物（分解效率92.6%），若负载银纳米颗粒，又可以在油水分离的同时杀死水中的细菌，这为连续性处理油污废水和水质净化提供了新的材料。

图2. 聚乳酸无纺布的微观结构及其耐摩擦和耐拉伸性能（A）、吸油性能（B）和油水分离性能（C）

图3. 水下超疏油的复合催化薄膜的油水分离和催化分解功能

| 超级薄膜可降解，不留下二次污染

现有油水分离材料的主体多为不可降解或难降解的材料，特别是亲油型分离材料，易被油污污染而产生难处理的废料，对环境造成二次污染，后处理成本也较高。

传统薄膜处理方法往往造成二次污染

为了让超级薄膜不留下二次污染，研发团队以可降解的生物基高分子材料聚乳酸无纺布为原料，将二氧化硅颗粒和聚苯乙烯微球负载到纤维表面，巧妙地构建了一种超疏水的聚乳酸无纺布复合材料，不仅可以快速吸附或分离油性溶剂，而且稳定性高，多次摩擦或拉伸变形后，分离效果依然十分稳定。

来源：网易新闻学院