客觀日本

東北大學成功製作出比頭髮還薄的油水分離膜,透過控制蜂窩膜的溼潤性提高效率

2022年01月14日 化學材料

日本東北大學材料科學高等研究所的藪浩副教授與該校多元物質科學研究所的和田健彥教授等人組成的研究團隊,透過精確控制形成了微米級蜂窩狀小孔的數微米厚「蜂窩膜」的溼潤性,成功製作出了可以有效分離水和油的分離膜。

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上下貫通的蜂窩膜的掃描型電子顯微鏡影像(供圖:日本東北大學)

石油引起的環境污染,如船事故等造成的重油泄漏等已經成爲一個問題。尤其是在發展中國家,爲確保全全用水,去除廢水等含有的油分成爲重要課題之一。

研究團隊此次透過改變UV-臭氧氧化的處理時間調節了蜂窩膜的溼潤性,可以控制蜂窩膜形成難以被水潤濕的表面或容易被水潤濕的表面。表面溼潤性透過測量水滴和油滴的接觸角來評估,研究發現,水滴的接觸角會隨着UV-臭氧處理時間的延長而減小,超過30分鐘後水會穿透孔中,而表面張力較低的油能潤濕任何蜂窩膜。

因此,研究團隊透過用PET網強化控制了溼潤性的蜂窩膜來確保足夠的機械強度,形成了油水分離膜。在容易被水潤濕的表面先注入水後,蜂窩膜的孔始終被水潤濕,因此這層水可以阻止油滲透,能選擇性地分離水分。反過來,透過在容易被油潤濕的表面先注入油,可以選擇性地分離油。

此次實施的油水分離膜雖然厚度只有頭髮的十分之一左右,但可以對大量油水混合廢水有效進行油水分離,在實驗中,研究團隊使用直徑約2釐米的油水分離膜分離了數十毫升的水和油。分離後膜也不會破損,而且孔的尺寸爲微米級,因此還有望分離肉眼看不見的小油滴。

藪浩副教授表示:「這種膜還有望分離肉眼看不見的小油滴。可以輕鬆地大量分離水和油,因此有望在發展中國家作爲可輕鬆純化水質的器件使用,或者用來快速恢復石油造成的海洋污染等。」

原文:《科學新聞》
翻譯編輯:JST客觀日本編輯部