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如何清理水中的油污?

来源:科普中国 浏览 439 次 发布时间:2022-09-09

生产生活过程中产生的废水中常常含有大量的油污,近年来水中油污染已成为危害人类健康及环境安全的重大问题。随着科技发展,现在水中的油污即使再小,也能清理干净,用的就是一种名为“磁性两面神微球”的东西。

磁性两面神微球只需两分钟左右,就可分离出水中的微小油滴,分离效率高达99%。

油是怎么存在水中的?油在水中的存在形式,根据油滴的粒径,可以分为三类,油滴粒径大于150微米称为“浮油”,这也是油进入水体的主要存在形式;油滴粒径在20-150微米之间称为“分散油”;油滴粒径小于20微米的称为“乳化油”。不管是表面活性剂稳定的油滴,还是无表面活性剂稳定的油滴,极小的乳化油以油包水或水包油的形式悬浮于水中。

科学家们是怎么研究的?科研人员从油水分离的科学本质出发,从材料的浸润性上入手,利用材料表面对油和水具有不同的浸润行为,如同时具有超疏水和超亲油性质,或同时具有超亲水和超疏油性质,发展了一系列超浸润性油水分离材料。

磁性两面神微球之所以有这么高效的清除效果,完全依赖于其独特的抓手结构。微球具有凸面亲水、凹面亲油的两面性质,其亲油的抓手能和水中的微小油滴在结构上形成很好的匹配。

当把它加入油水乳液中时,其亲油抓手能有效捕捉水中的微小油滴,在结构上发生互补匹配,形成雪人状结构。它还能在剧烈的晃动过程中大幅降低油水界面张力,促使那些被捕捉到的微小油滴合并形成大油滴,从而使得油水乳液快速分层。

磁性两面神微球在油水界面发生自组装,即紧密地排列在大油滴的表面,在外加磁场的作用下,稳定结合在一起的大油滴会朝着磁场方向运动,最终实现油水分离。