SIEPM课题组在原油分离领域取得系列进展
原油作为一种应用广泛的能源物质和化工原料，在社会经济的现代化、人类的生存与发展等众多过程中发挥着不可或缺的作用。近几十年来，原油泄漏事故的不时发生以及含油废水的大量排放对地球环境造成了极大的影响，也不断威胁着动物和人类自身的生存与发展(图1)。因此，油水分离材料和相关分离技术引起了广泛的关注。但原油的高黏度和强粘附性极大地限制了相关材料和常规技术对其进行高效的分离、清理和回收，众多的研究报道主要聚焦于裂解后的轻油或作为模型的有机溶剂。
针对原油高黏度这一特点，浙江大学SIEPM课题组利用聚多巴胺等黑体材料的光热转换效应赋予疏水海绵自加热功能，可有效降低所吸附原油的粘度，改善其流动性，进而大幅度提高海绵对原油的吸附速度，还可以装配成“自加热吸油器”，实现水面上高粘度原油的连续化清理(如图2所示)。相关论文“Solar-Driven Self-Heating Sponges for High-Efficient Crude Oil Spill Remediation”发表在J. Mater. Chem. A上 (J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 8880-8885)。
为了进一步提高多孔吸附材料对原油分离的效果，SIEPM课题组进一步发展了一种基于天然木头的疏水/亲油碳海绵。该碳海绵的孔道结构所产生的毛细管作用力为原油吸附提供强大的驱动力，而垂直分布的孔道则有效降低了吸附过程中的传质阻力。同时，该碳海绵可以通过焦耳热和光热效应来提高周围原油的温度，从而降低原油的黏度和提高它们的流动性，达到原油高效分离与回收的目的(如图3所示)。相关研究成果以“Compressible Carbon Sponges from Delignified Wood for Fast Cleanup and Enhanced Recovery of Crude Oil Spills by Jule Heat and Photothermal Effect”为题发表在Adv. Funct. Mater. (Adv. Funct. Mater. 2020, 2006806)。