海洋清污利器！我國科學(xué)家研制出3D打印油/水分離撇油器

近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所材料表面界面課題組利用3D打印先進(jìn)制造技術(shù)與傳統(tǒng)表面工程手段相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了水面浮油的高效分離與收集。

隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日漸增強(qiáng)，工業(yè)含油廢水以及海上原油泄露等污染事件中浮油分離和收集問題亟待解決。近年來，受自然界超疏水表面如荷葉、水黽腿、蟬翼等啟迪，仿生(超)疏水-親油多孔材料如海綿、氣凝膠和金屬絲網(wǎng)等被廣泛研究并用于油水分離領(lǐng)域，顯示出了較大的應(yīng)用前景。然而，由于多孔材料主要通過將油儲(chǔ)存于其微納米孔洞中實(shí)現(xiàn)油水分離，導(dǎo)致其儲(chǔ)油能力有限、吸收容量低，而且后期收集還需要擠壓等工序且清洗困難、重復(fù)使用性差等。因此，如何從溢油現(xiàn)場(chǎng)快速、便捷、低成本地收集浮油仍然是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。

借助3D打印技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、自由制造加工和器件成型方面的優(yōu)勢(shì)，蘭州化物所科研人員發(fā)展了基于3D打印技術(shù)的油/水分離組件制造平臺(tái)，制造了由油/水分離網(wǎng)帽和底部容器組成的撇油器。該裝置安裝有優(yōu)異的疏水-親油性3D打印網(wǎng)帽，能通過過濾作用實(shí)現(xiàn)浮油的快速分離并貯存于底部容器中，從而實(shí)現(xiàn)汽油、食用油、礦物油等各種浮油的高效同步分離與收集。與多孔型吸油毯等油/水分離材料相比，該撇油器具有分離與收集同步進(jìn)行、集油倍率高、易于清洗、可重復(fù)使用等優(yōu)勢(shì)。

同時(shí)，所收集到的油在容器中具有很好的貯存穩(wěn)定性，即使在激烈振蕩、大幅度起伏、跌落等模擬海浪、風(fēng)暴等情況下亦不會(huì)出現(xiàn)二次泄露，證明了其在惡劣環(huán)境下的適用性。另外，使用3D打印技術(shù)帶來的好處還有可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，制造不同孔徑、大小和容量的油/水分離組件。

基于上述這些優(yōu)點(diǎn)，這種基于3D打印技術(shù)的撇油器有望由艦船搭載，直接在溢油現(xiàn)場(chǎng)快速、高效、低成本地完成海洋清污工作。  

該工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中科院重點(diǎn)部署和“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目、蘭州化物所“特聘人才計(jì)劃”項(xiàng)目以及甘肅普銳特科技有限公司的支持。

延伸閱讀：《上海交大科學(xué)家利用3D打印創(chuàng)建細(xì)菌動(dòng)能微觀泵》

來源：中國科學(xué)院蘭州物理化學(xué)研究所