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仿沙漠甲虫研制的具有优异水包油乳化分离性能的磁性破乳剂

中国科学院宁波材料技术与工程研究所(NIMTE)曾志祥教授团队开发了一种受沙漠甲虫微结构启发的新型磁性破乳剂,实现了高效水包油乳化分离回收能耗低。该研究发表在化学工程杂志上。

近年来,含油废水排放和海洋溢油导致一定的含油水污染,对全球海洋生态系统和人类健康构成重大威胁。然而,现有的含油废水处理材料,特别是超润湿颗粒,分离效率低,回收能耗高,严重限制了其在水包油乳液分离中的实际应用。

通过在Stenocara甲虫的水收集和背面的亲水/超疏水结构反向启发水潴留,研究人员在宁波材料所制造的磁性氧化石墨烯为基础的复合材料(铁3 ö 4 / GO @ C-SR)与沙漠甲虫状微观结构,它由水下超疏油底层和超疏水/超亲油凸起组成。

凭借简便的一步溶剂热法,合成了磁性活性氧化石墨烯(Fe 3 O 4 /GO)颗粒。然后将超疏水/超亲油炭黑颗粒(C-SR)组装在Fe 3 O 4 /GO颗粒表面,通过球磨技术构建甲虫状结构。

合成的Fe 3 O 4 /GO@C-SR破乳剂在空气中表现出高疏水性/亲油性,在水下表现出高疏油性。超亲油凸块,即C-SR,可以捕获和聚集微小的油滴,亲​​水区形成的水化层可以有效防止捕获的油滴在复合结构上扩散,从而增强水包油乳液分离效率。

此外,与传统磁性GO破乳剂相比,合成的磁性Fe 3 O 4 /GO@C-SR破乳剂表现出更高的光热转换效率和优越的可回收性,从而降低了破乳剂在回收过程中的能耗。

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