【前沿】科学家制备油水分离膜，能处理石化行业和油气开采的废水

BBC 纪录片曾介绍过这样一种“从沙漠中取水”的神奇动物。在纳米比亚的沙漠里生活着一种甲虫，它们的背部由亲水型凸点和超疏水基底组成，这让甲虫能够从空气中捕捉水分。

每到清晨，纳米比亚沙漠的空气中会弥漫着大雾，这时甲虫周围的水分，会被它身上的亲水凸点所捕获。

然后，水分会在甲虫的硬壳上逐渐凝结成水珠。随后，水珠在重力作用之下，顺着甲虫的超疏水背部流入它的嘴里。就这样在极度缺水的沙漠，甲虫却以这样奇妙的方式获得了饮用水。

一直以来，西北师范大学教授李健团队秉持“师法自然”的研究理念。油水分离，则是他的研究方向之一。他曾设想：如果将沙漠甲虫的独特结构、与水下超疏油膜相结合，能否实现油滴捕获并将其用于油水分离领域？

图 | 李健（来源：李健）

他的想法最终成为了现实。前不久，在沙漠甲虫“雾中集水”的启发之下，他和团队研发了一款仿沙漠甲虫油水分离膜，其具备“水中集油的功能”。

（来源：Journal of Materials Chemistry A）

该膜由凸起的疏水 ZIF-8 亲油颗粒和底层聚丙烯腈（PAN）水下超疏油材料组成。

在分离水包油乳液时，凸起的疏水/亲油颗粒（ZIF-8）能够实现“水中集油”而破乳，底层的水下超疏油膜（PAN）则对乳液起到筛分作用，在二者的协同作用下突破了传统水下超疏油膜分离效率和通量之间的“Trade-off”效应，在提高油水乳液分离效率的同时提升了分离通量，成功地实现了各类水包油乳液甚至水包原油乳液的高效和高通量分离。

在此基础上，课题组揭示了该油水分离膜“捕获-聚集-分离”的强化分离机理。

（来源：Journal of Materials Chemistry A）

预计本次成果在含油废水的深度处理及资源化利用上，具有一定的应用前景。

例如，可用于处理石化行业、冶金工业、纺织工业、食品工业、城市污水、原油泄漏、船舶运输、以及油气开采等产生的含油废水，并有望实现高效的分离和纯化。

据了解，海上原油泄漏、以及工业含油废水排放等导致的清洁水资源紧缺，是危及生态环境安全、制约人类社会可持续发展的世界性难题。

含油废水的深度处理和资源化利用，对于解决水资源短缺、保护生态环境、服务节能减排、实现“双碳”目标具有重要意义。

膜技术，作为分离和纯化含油废水的一种策略，具备高效、低能耗的显著优势，被认为是处理含油废水最有效的技术之一。通过孔径筛分、以及表面浸润性调控，该技术可以实现油水混合物的选择性分离。

然而，表面活性剂吸附、或油滴堵塞孔道引起的膜污染问题，仍然是含油废水处理过程中面临的最大挑战之一。

表面油污染，会导致油水分离膜的通量下降、分离效率降低、以及运行能耗升高。因此，迫切需要开发分离效率高、运行稳定性强的油水分离膜，只有这样才能实现含油废水的深度处理和资源化利用。

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6.锂电生产废水中锂资源的回收与利用技术

7.光伏行业有机废水处理技术

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9.光伏行业废水集中式处理工艺

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