如今，工业排放、石油泄漏等产生的大量含油废水，是对生态环境的重大威胁。应对含油废水污染问题的关键，正在于油水分离技术。相较于重力沉降、高速离心等传统油水分离方法，膜分离技术是近二十年来的一颗“新星”。只需使含油废水通过一层膜材料，就可以低能耗地将水中的油过滤掉。
从木材到油水分离膜材料 | 参考文献[1]
油水分离膜材料由基体和高分子涂覆层两部分组成。这些高分子聚合物通常是水下超疏油（underwater oleophobicity）的，近年来广泛使用的包括偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯（PP）、聚丙烯（PAN）、尼龙等等。但是，这些高分子聚合物难以降解，虽然处理了含油废水，却又会引来“白色污染”。因此，可生物降解的、环境友好的高效油水分离膜材料亟待开发。
中国科学院山西煤化学研究所的邓天昇课题组成功开发出了一种新型的可生物降解的“全纤维素”油水分离膜，研究结果发表在Green Energy & Environment杂志上。
论文截图
为了解决高分子聚合物难生物降解的问题，邓天昇研究员和他的团队选择了来自植物的纤维素作为原料——纤维素可以从木材、棉花和其他植物中提取，也是我们日常生活中使用的纸张的基本组成，具有无毒和无害的性质。研究人员通过简单的浸渍方法，将微晶纤维素与价格低廉且多孔的商用滤纸复合，得到了高干湿机械强度的“全纤维素复合滤纸”。
值得关注的是，当此分离膜与水接触时，会形成纤维素水凝胶。当油/水乳液或油水混合物暴露于膜表面时，被表面活性剂稳定的小油滴会进入水凝胶的纳米孔，逐渐固结成较大的油滴，从而达到局部破乳效果。当油滴固结到一定大小，它们将上浮形成游离油层。同时，水则沿着水凝胶表面逐渐转移到下部。如此实现了油水的有效分离。
油
水分离过程示意图 | 参考文献[1]
邓天昇研究员介绍说：“纤维素链之间因氢键作用而有着紧密的结合，缺陷很少，由此使得膜有着较高的干湿机械性能，应用方式变得广泛，在水中使用时也能保持稳定。我们相信这是在治理污染方面向前迈出的重要一步。”
“全纤维素复合滤纸”油水分离膜的分离效果（正己烷、水混合物）：可达95.0% | 参考文献[1]
参考文献
[1] Wang, C., Wu, S., Zhang, N., Jiang, Z., Hou, X., Huang, L. & Deng a, T. (2022). Efficient oil-water separation by novel biodegradable all cellulose composite filter paper. Green Energy & Environment, 7(3), 485-491. https://doi.org/10.1016/j.gee.2022.03.013
[2]https://phys.org/news/2022-06-fully-biodegradable-cellulose-membrane-effective.html
编译：竹子
编辑：靳小明
排版：尹宁流
研究团队
通讯作者 侯相林：中国科学院山西煤化学研究所研究员，博士生导师。
通讯作者 黄龙：北京石油化工学院副教授，硕士生导师。
通讯作者 邓天昇：中国科学院山西煤化学研究所研究员，博士生导师。
（共同）第一作者 王驰洲，中国科学院山西煤化学研究所。
（共同）第一作者武少弟：中国科学院山西煤化学研究所。
论文信息
发布期刊Green Energy & Environment
（在线）发布时间2022年4月6日
论文标题
Efficient oil-water separation by novel biodegradable all cellulose composite filter paper
(DOI：https://doi.org/10.1016/j.gee.2022.03.013）
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