MIT开发可以将高度混合的油溢出残留物分离的膜

微小的水滴，彩色的蓝色，悬浮在由麻省理工学院队开发的膜上的水中。由于膜的微小毛孔，用特殊的涂层吸引水并排斥油，液滴在穿过膜时缩小，最终留下纯油后面。具有不同涂层的类似膜可以反向，使油滴在阻挡水时通过。

新开发的膜可以将高度混合的细油溢出残留物分离，加工大量的细混合物回到纯油和水中。

每当有大量的油溢出水中，两者往往会混合成微小液滴的悬浮液，称为乳液，这极其难以分离 - 并且可能对生态系统造成严重损害。但麻省理工学院研究人员已经发现了一种新的，廉价的方式，可以再次崩溃。

它们的新开发的膜可以在工业规模上制造，并且可以将大量的细混合物加工回纯油和水中。该过程在Cockific Reports Junicific Reporter Kripa Varanasi，Brian Solomon和Postdoc M. Nasim Hyder中描述。

除了在清洁溢出中的可能作用外，还可以用于常规钻井，例如在深海以及陆地上，将水注入井中以帮助强制油从深层岩层中的油。通常，瓦拉纳西解释说，提取的混合油和水被放入大型罐中以允许重力分离;油逐渐漂浮到顶部，在那里可以脱落。

瓦拉纳西说，当油水和水已经很大的东西已经分开了大量的东西时，那就适用。“当你拥有所谓的乳液时，难度来临，在水背景中稳定的液滴稳定，或在油背景中的水中。纳米乳液的难度显着增加，其中下降尺寸低于微米。“

要分解那些乳液，船员使用去乳化剂，它们本身可以是对环境损害。例如，在2010年深水地平线漏油泄漏，例如，大量的分散剂和去乳化剂被倾倒在海中。

“经过一段时间，[石油]刚刚消失了，”瓦拉纳西说：“但人们知道它隐藏在水中，在这些细乳液中。”在陆地钻探的情况下，从井中所谓的“生产水”含有精细的石油乳液，有时简单地稀释水，直到它符合排放到水道的监管标准之前。

“这是一个问题，这对行业非常挑战，”瓦拉纳西说，“无论是在恢复石油方面，更重要的是，没有将生产的水放入环境中。”

Varanasi组开发的新方法使用具有等级孔结构的膜。膜与较厚的微孔层结合了一层非常薄的纳米孔，以限制不需要的材料的通过，同时提供足以承受高压和产量的强度。膜可以用对比度润湿性质制备，因此它们的孔可以吸收油和排斥水，反之亦然。

“这允许一种材料在阻挡另一个具有很小的流动阻力时通过，”瓦拉纳西说。他解释说，膜的选择或两者的组合可以基于哪种材料占主导地位。

孔隙必须小于液滴，以便阻断它们，在纳米乳液的情况下，这导致非常小的孔隙和显着的流动阻力，限制了吞吐量。通过增加压力梯度或使分离层非常薄，可以提高吞吐量，但过去试图使这种薄的小孔膜产生甚至在标称压力下撕裂的材料。该团队的解决方案：一个巧妙的过程，使一侧的大孔渗透到最大的方式通过材料，提供很小的抵抗流量，以及另一表面上的纳米级孔，与待分离的乳液接触。具有纳米镜孔的薄层允许分离，并且具有大孔的厚层提供机械支撑。

Varanasi说，该方法可以适用于今天用于制造大型膜的工业过程，使大量轧辊制造系统制造大型膜，因此应该相对容易实现大规模的生产。

厕所倒入玻璃板上，厕所解释;然后将该铸造板浸入非溶剂浴中以诱导沉淀以形成薄膜。该技术产生双层聚合物阶段：一层富含聚合物，一个也不是。当它们沉淀出来时，聚合物的相位会产生较小的孔隙;聚合物稀合相使较大的相。由于溶液形成一片薄膜，因此不需要将粘合层粘合在一起，这可能导致较弱的过滤器。

“没有单独的层，它完全集成，所以机械支撑是整体的，”户德说。作为最后阶段，加入不同的聚合物以提供材料 - 包括吸引或排斥油和水的孔隙的衬里。可以使用聚合物孔成型剂进一步优化皮肤层厚度以增强通量。

所罗门的实验表明膜在分离纳米乳液中的有效性，同时保持高压下的完整性。该团队使用各种技术 - 包括差分扫描量热法，动态光散射和显微镜 - 以测试分离效率，显示出99.9％的分离。

显微镜图像在操作中显示膜，用染料加入水中使液滴更加明显。在几秒钟之内，随着水通过膜，留下纯油后，覆盖的油水混合物变得非常清晰。如图所示，所罗门说：“我们不仅摆脱了你可以看到的液滴，而且还有较小的液滴，”这有助于多云的外观。

密歇根大学材料科学与工程助理教授的Anish Tuteja，他们没有参与这项研究，称为“一种非常有趣和创新的方法来制造可以分开纳米乳液的膜。”他补充说，这个团队使用的方法“是非常创新的。人们以前试图制造等级膜，但这可能是制造这种膜的最简单和最可扩展的技术之一。“

假设膜在真实的世界条件下表现良好，Tuteja说：“他们可能会产生很大的影响。油水纳米乳液在许多行业中普遍存在，这些膜可以使这些乳液快速分离，具有高纯度和效率。“

该团队正在使用Shell，支持通过麻省理工学院能源倡议进行研究，以进一步测试材料。

出版物：Brian R. Solomon等，“使用助焊剂增强的等级膜分离油水纳米乳清，”科学报告4，物品编号：5504; DOI：10.1038 / srep05504

图像：由研究人员礼貌