Angew. Chem. Int. Ed.：海洋溢油回收的 “好幫手”——有機凝膠因子與纖維素復合材料

【引言】

石油被稱為“黑色黃金”，乃是當今世界最主要的能源之一。但是，在石油的開發和運儲過程中，由于某些意外會造成原油的泄露，溢油會在海面上形成薄厚不一的油膜，給海洋生態環境造成毀滅性的破壞。另外，海洋溢油也會帶來巨大的經濟損失。因此，海洋溢油被認為是對地球最具有威脅的危害之一。面對海洋溢油的情況，通常采用的處理方法分為物理法和化學法兩種，一般物理法包括：圍欄法、吸附法和油拖把法；化學方法包括：燃燒法和化學處理劑。同時，近幾年也出現了生物法來清除油污染。但是，這些方法都存在一定的局限性，例如，燃燒法會進一步造成環境污染和經濟浪費，而撇油法又局限于對比較薄的溢油層進行回收。由此，采用油吸附劑法不僅可以達到回收溢油的目的，而且在處理過程中不會對海洋生態環境造成破壞。因此，本文采用有機凝膠因子與纖維素復合材料高效且具有選擇性的從油水混合物中分離石油。

【成果簡介】

近期，來自印度科學教育研究所的K. M. Sureshan教授（通訊作者）等人在Angew. Chem. Int. Ed上以題為 “Organogelator–Cellulose Composite for Practical and Eco-Friendly Marine Oil-Spill Recovery” 發表了關于采用糖源的有機小分子凝膠因子——1,2,5,6-二-O-亞環己基-D-甘露醇(PSG)作為添加劑加入纖維素紙漿中，得到了一種新型的溢油吸附劑。該吸附劑可以從油水混合物中有效的分離石油，同時凝膠因子在油中均勻釋放并自組裝在纖維素上，將溢油凝固在纖維素紙漿基體上，因此該工作所制備的高效吸附劑具有潛在的應用價值。

【圖文導讀】

圖1 環境友好型海洋溢油吸附劑的制備過程

通過將容易合成的PSG凝膠分子加入到纖維素載體中，得到價廉、高效的溢油吸附劑，經該吸附劑處理后的石油與水的混合物，可實現選擇性分離原油，再蒸餾之后得到原油樣品。

圖2 材料的電鏡表征

(a) 木質紙漿中含有的纖維素紙漿的SEM圖；

(b) 凝膠因子與纖維素紙漿復合材料(GACP)的SEM圖；

(c) GACP在高倍電鏡下的SEM圖。

圖3 GACP的疏水特性表征

(a) 水滴在GACP表面的數碼照片；

(b) 水滴在GACP表面的水接觸角圖片；

(c) 纖維素紙漿在水中30 s后沉沒，而GACP具有疏水性可浮在水面上。

圖4 GACP的流變行為

(a) 1 wt%泵油在僅含有凝膠因子情況下的流變性；

(b) 1 wt%泵油在GACP中的流變性；

(c) 1 wt%泵油在僅含有凝膠因子情況下，表現出的屈服應力為4.8 Pa；

(d) 1 wt%泵油在GACP中，表現出的屈服應力為1100 Pa。

圖5 GACP在溢油回收中的應用

(a) 從海水中選擇性分離固化溢油；

(b) 通過引入原油（Bombay High）形成兩相體系；

(c) 分散在油表面的纖維素吸附劑；

(d) 伴隨凝膠形成油的吸附行為；

(e) 經漏勺將凝固的油篩出；

(f) 從兩相體系中回收油；

(g) 從吸附劑中蒸餾提取原油。

【小結】

本文首次制備了一種廉價且環境友好型的海洋溢油吸附劑，該吸附劑由纖維素基體和糖源PSG作為有機凝膠因子，經氫鍵形成的具有暫時疏水性的吸附材料。當油被吸附劑吸收后，凝膠因子從纖維素紙漿基體中分離并均勻的分布在油相中，之后由氫鍵自組裝固定吸附的油，從而便于回收。該方法采用了糖基凝膠因子和分層包覆的結構，是一種高效的環境友好型材料，并且在石油回收中起到了明顯的效果，具有潛在的應用價值。

文獻鏈接: Organogelator–Cellulose Composite for Practical and Eco-Friendly Marine Oil-Spill Recovery(Angew. Chem.Int.Ed, 2017, DOI: 10.1002/ange.201704699)

本文由材料人編輯部高分子小組點點提供，材料牛編輯整理。

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