洪恒飛 查蒙 科技日?qǐng)?bào)記者 江耘
11月10日，記者從浙江大學(xué)獲悉，該校聚合物分離膜及其表界面工程課題組徐志康教授與浙大“百人計(jì)劃”研究員楊皓程、張超提出了一種基于親水膜/疏水膜組成的限域空間狹縫的新概念與原型器件，從而發(fā)展了一種簡(jiǎn)單高效的油水乳液同步分離技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了97%的油回收和75%的水回收。相關(guān)研究論文近日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。
石油、冶金、食品、制藥等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的含油廢水。其中，油水乳液主要分為水包油和油包水兩種類型，要將油水乳液中的油相和水相同步高效分離尤為困難?，F(xiàn)有的化學(xué)絮凝、電聚結(jié)與離心分離以及膜分離方法，通常只能分離出部分油相或部分水相，剩余廢液仍需進(jìn)一步處理或被直接排放。
此前，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)分離膜表面工程技術(shù)，研發(fā)了一系列超親水的分離膜材料，可從水包油乳液中選擇性地分離水相。他們還研發(fā)出一種表面性質(zhì)迥異、一面親水一面疏水的非對(duì)稱多孔膜，能夠?qū)崿F(xiàn)水包油乳液中分散油滴的捕獲與分離。基于前期積累，該團(tuán)隊(duì)嘗試用一張親水膜和一張疏水膜共同組成雙向油水分離系統(tǒng)。
這一分離系統(tǒng)中，親水膜和疏水膜會(huì)共同組成狹縫，乳液在這樣的限域空間內(nèi)流動(dòng)時(shí)顯著影響液滴之間的碰撞。實(shí)驗(yàn)顯示，分離水包油乳液時(shí)，當(dāng)狹縫寬度較大，親水膜和疏水膜之間互不干涉，分離效率低。當(dāng)狹縫寬度從100毫米以上逐步縮小至4毫米時(shí)，疏水側(cè)的油回收率從5%大幅提升至97%，親水側(cè)的水回收率也從19%提高至75%。
值得一提的是，由于分離系統(tǒng)中親水膜與疏水膜間距很小，二者對(duì)水和油的滲透分離過(guò)程相互影響，形成了一種新的“正向反饋機(jī)制”：親水膜移除水相導(dǎo)致乳液濃度增加，從而促進(jìn)乳滴的碰撞、聚并和破乳，提升了油的滲透通量；油相的持續(xù)移除有助于降低膜表面的乳液濃度，進(jìn)而減輕了因濃差極化現(xiàn)象對(duì)親水膜滲透通量的抑制作用。
（課題組供圖）
