分離油和水

油與水之間的不相溶就像一部傳奇著作，但是一旦它們被強(qiáng)行混合到一起，便很難分離開了?，F(xiàn)在科學(xué)家們開發(fā)出一種特殊的過濾器，它能夠?qū)烧哌M(jìn)行完美的分離。這種過濾器可使得水順利通過，同時(shí)將油留下來。

這種過濾器在清理油污或者在廢水處理方面或許存在廣泛的應(yīng)用前景。

研究人員于8月28日出版的《自然通訊（Nature Communications）》網(wǎng)絡(luò)版上在線發(fā)表了他們的研究成果，他們將新型過濾器安裝到一個(gè)簡單的裝置上，成功地將多于99，99％的油從一種油水混合溶液中分離了出來。

油與水各自粘在一起，它們停留在相對的空間里，看起來就像是分子級的雞尾酒。但是如果加入一種被稱為“表面活性劑”的化學(xué)制品，那么你就會得到一種結(jié)合型潤滑劑，它可強(qiáng)行令水與油混合在一起。一旦這種混合發(fā)生，它們將很難分離。

一種將它們分離的方法是采用濾過膜，這種膜上涂有厭水分子層，它能使油而非水通過?！跋胂胩胤垼╰eflon）不粘鍋”，原材料科學(xué)家也是此項(xiàng)研究工作的領(lǐng)導(dǎo)者阿尼什·圖特嘉（Anish Tuteja）說道。油可以在這種表面平滑移動(dòng)，而水則會形成水珠狀。但是這種過濾器需要能量來強(qiáng)制材料通過它們，并且經(jīng)過數(shù)小時(shí)之后，它們經(jīng)常會發(fā)生堵塞現(xiàn)象。同時(shí)，水的密度更大，因此它會位于這種過濾器之上，這會使得油更難通過。

新型膜恰好與特氟龍相反，可以允許水而非油通過，并且它只需要重力便可以工作了。

“這是項(xiàng)很好的工作”，來自于匹茲堡大學(xué)的化學(xué)工程師高迪（Di Gao）說道?！爸圃靺捤H油的表面并不太難，但是相反的過程就不容易了?！?/p>

為了開發(fā)新型膜材料，Tuteja與他的同事們以過濾器平臺為開端——這可以是金屬絲網(wǎng)篩、濾紙或者是一種聚酯材料。之后研究人員將這種篩制物浸入含有兩種化合物（POSS及PEGDA）的混合物中。這種膜經(jīng)過1分鐘左右的紫外線固化，它會變硬并且達(dá)到應(yīng)用狀態(tài)。

當(dāng)一種水油混合溶液被注入到這種過濾器時(shí)，PEGDA會吸引水分子并且試圖與之結(jié)合，它導(dǎo)致此種過濾器在分子層面發(fā)生扭曲，從而拉動(dòng)水通過。因?yàn)槊芏刃∮谒?，油則會停留在過濾器表面。

“這是一個(gè)非常違反直覺的過濾器?！盩uteja表示道。

Tuteja和他的同事們將這種新型過濾器裝入到一個(gè)簡單的裝置中來完成油水分離。當(dāng)混合液被注入到容器時(shí)，水會通過POSS-PEGDA過濾器流入到容器底部。第二步，傳統(tǒng)的過濾器可令水上方的油轉(zhuǎn)移至不同的容器中。這個(gè)裝置工作得非常完美，比如，它可以將菜籽油與水分離出來，也可將十六烷（hexadecane：柴油的主要成分，無色液體，不溶于水）與水分離。這種新型裝置不再需要真空環(huán)境以及復(fù)雜的設(shè)備使用壓力及能量強(qiáng)制混合物通過，它只利用重力便可完成任務(wù)。

“這項(xiàng)研究非常卓越，新型過濾膜的功能很強(qiáng)大?！眮碜杂诼槭±砉W(xué)院的海洋工程師杰羅姆-米爾格萊姆（Jerome Milgram）說道。此種裝置可否應(yīng)用于大面積區(qū)域還尚待分曉，他補(bǔ)充道。舉例而言，對于海洋的石油污染，幾萬加侖的石油或許需要成千上萬小時(shí)才可得到過濾，這種工作強(qiáng)度是很大的。