Блог

Jun 06, 2023

Упрощенный синтез гибких макропористых полипропиленовых губок для разделения нефти и воды

Scientific Reports Volume 6, Номер статьи: 21265 (2016) Цитировать эту статью 6742 Доступов 56 Цитирование Подробности показателей Катастрофы, связанные с разливом нефти, всегда происходят случайно и сопровождаются выбросом

Научные отчеты, том 6, Номер статьи: 21265 (2016) Цитировать эту статью

6742 Доступа

56 цитат

Подробности о метриках

Катастрофические разливы нефти всегда происходят случайно и сопровождаются выбросом большого количества сырой нефти, которая может быстро распространиться на большую территорию, нанося огромный ущерб хрупкой морской экологической системе. Поэтому быстрый и крупномасштабный синтез гидрофобных трехмерных (3-D) пористых сорбентов из дешевого сырья является актуальным. В этом исследовании мы сообщаем о легком синтезе полипропиленовой (ПП) губки без шаблонов с использованием метода термического разделения фаз (TIPS). Полученная губка имела макропористую структуру, отличные механические свойства, высокую гидрофобность и суперолеофильность. Нефть можно отделить от смеси масло/вода, просто погрузив губку в смесь и затем сжимая губку. Все эти особенности делают губку наиболее перспективным нефтесорбентом, который заменит коммерческие нетканые ПП-полотна.

Частые аварии, связанные с разливами нефти, представляют собой глобальную экологическую, экологическую и экономическую проблему, угрожающую человечеству. В 2010 году разлив нефти в Мексиканском заливе привел к выбросу рекордного количества сырой нефти и нанес серьезный ущерб природной экосистеме океана и прибрежных вод. С истощением запасов сырой нефти на суше разведка и добыча сырой нефти на море в будущем станут заметными, что увеличит риск аварий, связанных с разливами нефти.

Сжигание на месте1,2,3, биоремедиация4,5,6, применение диспергентов7,8, выемка грунта, скимминг9 и отверждение — вот наиболее часто используемые методы ликвидации разливов нефти. Однако эти методы всегда оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду, хотя зачастую имеют низкую эффективность. Гидрофобные трехмерные (3-D) пористые материалы с высокой удельной площадью поверхности обладают сильной способностью поглощать нефть или органическую жидкость из водной фазы, что является простым подходом к ликвидации разливов нефти10,11,12,13,14. В последнее время многочисленные исследования были сосредоточены на разработке сорбентов, например, супергидрофобной меламиновой губки15, зефироподобного макропористого геля16, аэрогеля из углеродных нановолокон17,18,19,20, губки из углеродных нанотрубок21 и губчатого графена22,23. Все эти материалы показали высокую гидрофобность и сжимаемость, что позволяет эффективно поглощать нефть и извлекать ее путем отжима сорбентов вручную. Тем не менее, эти методы требуют много времени для их приготовления и, что более важно, требуют очень дорогих химикатов, что ограничивает их коммерческое применение. Разливы нефти всегда происходят случайно, и разлитая нефть может за короткое время распространиться на большую территорию. Следовательно, разработка эффективного, масштабного и экономичного метода производства нефтесорбентов из дешевого сырья является сложной, но необходимой задачей.

Полипропилен (ПП) представляет собой коммерчески доступный гидрофобно-олеофильный полимер с метильными группами, расположенными в основной цепи полимерных цепей. ПП химически стоек к органическим растворителям, основаниям и кислотам, что позволяет использовать его в качестве нефтесорбента без дальнейших модификаций и сшивок. ПП достаточно экономичен, что делает его идеальным материалом для ликвидации разливов нефти. Хотя нетканые ПП-полотна, изготовленные методом электропрядения или методом выдувания из расплава, широко используются при ликвидации разливов нефти24,25,26, они не обладают сжимаемостью, что не позволяет использовать их для восстановления поглощенной нефти путем механического выдавливания. процедура. Кроме того, нетканые ПП-полотна сталкиваются с такими проблемами, как высокая стоимость устройства и длительное время производства.

Для решения вышеуказанных проблем губчатый ПП, сочетающий в себе сжимаемость губки и низкую стоимость, гидрофобность и химическую стойкость ПП, должен стать идеальным сорбентом для ликвидации разливов нефти. Вдохновляясь этим, здесь мы представляем изготовление губки из ПП с использованием метода термического разделения фаз (TIPS)27,28,29,30,31,32. Настоящая полипропиленовая губка имеет множество преимуществ перед другими гидрофобными трехмерными пористыми материалами: 1) все химические вещества коммерчески доступны и экономичны, что позволяет синтезировать губку даже в промышленных масштабах; и 2) для изготовления губки не требуется дорогостоящих устройств, что позволяет предположить, что этот метод очень подходит для промышленного производства.