研究背景
石油化工生產(chǎn)過(guò)程中難以避免的油水、油汽泄漏，對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅，亟需發(fā)展高效且成本可控的治理技術(shù)。密胺海綿基疏水多孔吸附材料（highly hydrophobic melamine sponge，簡(jiǎn)稱HMMS）作為一種性能優(yōu)異的吸附材料，在處理此類泄漏中展現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力。目前HMMS的制備方法主要包括直接碳化法、浸漬法和原位改性法等，雖在油水分離方面表現(xiàn)突出，但仍受限于改性劑成本高、工藝流程復(fù)雜等因素，制約了其在實(shí)際場(chǎng)景中的推廣。近年來(lái)，以微波技術(shù)為代表的綠色改性手段，因其高效、反應(yīng)迅速和環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，受到學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的廣泛關(guān)注。因此，開發(fā)基于微波綠色工藝的HMMS高效低成本制備方法，具有重要的科研價(jià)值與工程應(yīng)用前景。
文章概述
近日，中石化寧波新材料研究院王崧合副研究員團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種高效微波浸漬技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)HMMS的分鐘級(jí)快速制備。該技術(shù)利用微波對(duì)極性基團(tuán)的選擇性加熱作用，在低濃度硝酸（0.05 mol/L）和微波的共同作用下僅需4分鐘，即可制得水接觸角高達(dá)146.3°的HMMS，改性體系成本低、易獲取。所制備的HMMS具備優(yōu)異的油水分離性能，飽和吸附量最高達(dá)149 g/g，油水選擇性吸附率為95.9%，重復(fù)使用15次后性能衰減僅5%。此外，其在油汽分離方面表現(xiàn)突出，24小時(shí)攔截率超過(guò)99.5%，144小時(shí)仍能保持在98%以上。該微波高效浸漬技術(shù)為HMMS在含油廢水處理與油汽回收等實(shí)際場(chǎng)景的推廣應(yīng)用提供了重要技術(shù)支撐。
圖文導(dǎo)讀
圖1、高效微波浸漬法制備HHMS的技術(shù)原理和工藝流程圖。
圖2.（a）HHMS-0.05-4在不同應(yīng)變（20%、40%、60%和80%）下的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線；（b）HHMS-0.05-4在60%應(yīng)變下進(jìn)行 30 次循環(huán)的循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線；HHMS-0.05-4在不同pH值（c）和不同氯化鈉濃度（d）的溶液中浸泡24小時(shí)后的接觸角。
圖3.HHMS對(duì)氣態(tài)正己烷和正戊烷的吸附與脫附實(shí)驗(yàn)（a）和（b），（c）HHMS對(duì)油汽的長(zhǎng)期吸附數(shù)據(jù)，（d）HHMS攔截油汽的機(jī)理示意圖。
結(jié)論
本研究采用高效微波浸漬法成功構(gòu)建了疏水表面。所制備的HHMS-0.05-4具備優(yōu)異的綜合性能：其飽和吸附量可達(dá)自身重量的149倍，在15次吸附-脫附循環(huán)后仍能保持95%以上的初始吸附容量，展現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與循環(huán)使用性能。在油水分離方面，該材料在靜態(tài)與動(dòng)態(tài)條件下均表現(xiàn)出高選擇性。此外，在長(zhǎng)達(dá)144小時(shí)的油汽攔截實(shí)驗(yàn)中，其攔截效率始終維持在95%以上。該方法工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速、成本低廉，具備良好的規(guī)?；a(chǎn)潛力。高效微波浸漬法得到的HHMS為大規(guī)模溢油應(yīng)急處理與含油污染治理提供了一種高效、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)路徑，在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
期刊簡(jiǎn)介
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