發(fā)布時間： 2016年05月24日
石油污染成為海洋污染的主要類型之一，溢油則是石油進(jìn)入海洋的主要方式。溢油在海面形成油膜，阻止空氣中的氧氣進(jìn)入海水中，造成海洋生物缺氧死亡；溢油中的輕質(zhì)組分揮發(fā)，對大氣造成污染；比重較大的成分如瀝青等，則會沉到海底，幾乎不可能清除掉。如何對溢油事故進(jìn)行有效的預(yù)防和處理成為治理海洋污染的關(guān)鍵所在，然而這是一項很困難的工作。
記者近日從中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所獲悉，該所已經(jīng)研制出國內(nèi)首條日產(chǎn)2500平方米連續(xù)式親油疏水材料生產(chǎn)線，并在上海儀耐新材料科技有限公司進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)。這標(biāo)志著該所海洋功能材料研究團(tuán)隊研發(fā)的高性能親油疏水溢油應(yīng)急材料實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
神奇的高分子刷
隨著海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展，海洋運(yùn)輸、開采過程中的石油泄漏等突發(fā)事件發(fā)生頻率越來越高。同時，貨輪靠岸時壓艙水、洗艙水、機(jī)艙污水的排放也會導(dǎo)致大量含油廢水產(chǎn)生。
傳統(tǒng)的溢油應(yīng)急清理方法主要包括圍油欄、吸附材料、撇油器機(jī)械法回收、溢油分散劑、微生物等。這些方法存在諸多缺點(diǎn)：吸附材料吸油的同時也吸水，油的回收較為困難；對油污處理速度較慢，效率較低；殘留的薄油層分散到水里，形成乳化油，嚴(yán)重危害海洋生物。
為解決這些問題，實現(xiàn)高效、快速的溢油應(yīng)急處理，中科院寧波材料所海洋功能材料研究團(tuán)隊曾志翔、王剛等研究人員，從2012開始從事海洋油污處理、油水分離材料與裝備研究，研制了系列親油疏水材料，并基于這些材料開發(fā)新型智能溢油應(yīng)急裝置。
“通過對材料的孔徑控制、結(jié)構(gòu)設(shè)計及表面能調(diào)控，分別實現(xiàn)對水上原油、重油、輕油、柴油、汽油、有機(jī)化學(xué)液體及水下有機(jī)化學(xué)液體等的高效吸附與回收?！痹鞠杞榻B。
研究人員采用的是一種叫作“高分子刷”的技術(shù)。這是一種化學(xué)的方法，是一種附著在基材表面的高度伸展的單分子層結(jié)構(gòu)材料，而刷子的“毛”由無數(shù)幾十到幾百納米的大小分子組成。
“雖然是屬于化學(xué)方法，但生產(chǎn)過程中沒有廢水廢氣排放，不僅環(huán)保而且工藝步驟少、成本低?！痹鞠杷麄冎谱魑讲牧蠒r，先通過發(fā)泡技術(shù)設(shè)計具有不同孔結(jié)構(gòu)及表面活性基團(tuán)的海綿材料，再放到溶液浸漬，擠壓烘干后即制作完成。
這塊海綿可不是普通的海綿，它是一種高強(qiáng)度、可重復(fù)使用的親油疏水三維多孔彈性高分子材料。其通過在多孔材料表面接枝具有油水響應(yīng)特征的長鏈烷烴分子刷，利用這種長鏈分子刷在水中收縮及油中伸展的特性，實現(xiàn)超疏水和高效吸油。這種材料能夠吸附自重23倍以上的原油，保油率達(dá)93%，可重復(fù)使用1000次以上，不僅可用于水上浮油的吸附，且可實現(xiàn)水下高密度有機(jī)污染液體的吸附。
“它和傳統(tǒng)吸油材料相比有幾個特點(diǎn)：吸油不吸水、吸油倍率很高、吸油速度快、油可以擠出來重新使用?！笨蒲腥藛T簡單地描述出其特色。目前市場上的傳統(tǒng)吸油材料則是油和水一并吸附，吸油倍率在五倍左右。
物美價廉的溢油“拖把”
用戶良好的反饋也給了科學(xué)家們信心?！坝捎诓牧陷p且疏水，可以浮在水面，我們到溢油現(xiàn)場吸油，發(fā)現(xiàn)拖行起來阻力很小。傳統(tǒng)方法是把吸油氈丟進(jìn)去撈上來而我們則在材料里面做一些管道和泵隨時提取油污，可以像拖地一樣進(jìn)行較大面積的區(qū)域作業(yè)”。
據(jù)悉，預(yù)計到今年年底，該生產(chǎn)線日產(chǎn)量將達(dá)到25000平方米，批量產(chǎn)品已在蘇州河進(jìn)行油污處理試點(diǎn)。目前已與中石油海上應(yīng)急救援響應(yīng)中心簽署了全面戰(zhàn)略合作協(xié)議，并與金山石化物流有限公司、勝利油田等石化企業(yè)達(dá)成合作意向。
據(jù)介紹，基于研制的親油疏水材料，該研究團(tuán)隊正在聯(lián)合上海北斗產(chǎn)業(yè)園區(qū)相關(guān)企業(yè)開發(fā)5平方米的智能海洋溢油應(yīng)急示范裝備系統(tǒng)。該智能溢油應(yīng)急系統(tǒng)能夠利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)和無人機(jī)，通過圖像處理系統(tǒng)檢測溢油事件。當(dāng)發(fā)現(xiàn)溢油時，系統(tǒng)會選擇相應(yīng)溢油回收裝置，并自動指揮無人船及溢油回收裝置前往溢油事故地點(diǎn)，進(jìn)行海域溢油事故的處理。
由于親油疏水材料的超疏水特性，其在水面中拖行時具有極低的阻力，因此該系統(tǒng)采用兩艘無人船將吸附材料高速拖行至溢油事故地點(diǎn)。吸附材料內(nèi)置仿生吸油管道、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體、管道泵等。材料吸附油漬后，通過管道泵，逐級進(jìn)入提純儲油囊，利用儲油囊中的過濾系統(tǒng)，對油進(jìn)行逐級分離與提純，最后運(yùn)至儲油船。吸附材料外層采用網(wǎng)狀柔性纖維結(jié)構(gòu)，防止波浪打散或損壞材料。在線監(jiān)測裝置對吸油后的海水進(jìn)行在線檢查，主要檢查海域水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)，如果海域水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)將再次進(jìn)行清理。
“大規(guī)模生產(chǎn)后，在吸附同等重量的油污情況下，這款材料的價格會低于傳統(tǒng)材料價格?！痹鞠桀A(yù)估。
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