水中緝油，無“微”不至

蘇更林

今年年初，巴拿馬籍“桑吉”油

輪與香港籍一散貨輪在長(zhǎng)江口以東約30千米處發(fā)生碰撞，造成裝有凝析油的“桑吉”油輪起火，并形成了10平方千米的油污帶，溢油情況嚴(yán)重。這種大面積油污染處理難度較大……防治水體油污染是一個(gè)全球性難題，不僅考驗(yàn)著人們的環(huán)保意識(shí)，也考驗(yàn)著科學(xué)家的智慧。

油污染觸目驚心

說起油污染，同學(xué)們也許會(huì)不以為意。不就是水體中混有一些小油滴嗎？有什么值得大驚小怪的呢？

我們都知道，水是生命之源。水體遭到油污染，會(huì)危及我們的健康和安全。含油廢水具有點(diǎn)多、面廣的特點(diǎn)，其對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的危害是十分巨大的。

別的暫且不說，光居家飲食和餐飲飯店的排油量就絕不是一個(gè)小數(shù)字。生活中的油污染已經(jīng)司空見慣，而在工業(yè)生產(chǎn)中，合油廢水的排放更是觸目驚心！更何況，在海洋運(yùn)輸以及作業(yè)中原油的排放或泄漏也會(huì)造成嚴(yán)重的海洋油污染。

水體遭到油污染，會(huì)影響水質(zhì)，并會(huì)引起水體缺氧。油類物質(zhì)往往會(huì)在水面上形成一層油膜，阻止空氣中氧氣進(jìn)入水體中。而水體中含油物質(zhì)的氧化又需要消耗大量的溶解氧，如降解1千克石油，需要消耗41萬升海水中的溶解氧。棲息其中的動(dòng)植物則會(huì)因缺氧而窒息死亡，其后果是十分嚴(yán)重的。特別是水體中浮游生物的死亡，又會(huì)影響水體的自凈作用，從而降低水資源的利用價(jià)值。

合油廢水的成分極其復(fù)雜，其中油類及其分解產(chǎn)物往往含有許多種有毒物質(zhì)。用這樣的合毒水體灌溉農(nóng)田，會(huì)造成土壤的污染。無論是水體污染還是土壤污染，都會(huì)通過生物的富集作用，最終通過食物鏈進(jìn)入人體，從而危及人類的健康。

知識(shí)鏈接

油在水中的存在狀態(tài)

在含油廢水中，油的存在形式是極其復(fù)雜的。按照油滴粒徑大小的不同，油在水中的存在形式—般分為如下幾大類：

1

浮油

油滴顆粒的直徑較大，一般大于1 50微米。浮油通常以連續(xù)的油膜形式漂浮于水面，這是油污染水體的主要存在形式。

2 分散油

油滴粒徑一般為20～150微米，懸浮分散于水體之中。分散油不很穩(wěn)定，可聚集成較大的油珠而轉(zhuǎn)化為浮油。

3 乳化油

油滴粒徑一般小于20微米，以水包油或油包水的形式懸浮于水中，水油體系非常穩(wěn)定。水包油是指油滴被水包裹著，而油包水是指水滴被油包裹著。

4 溶解油

油滴粒徑非常小，有時(shí)可小到幾個(gè)納米。溶解油通常以化學(xué)方式分散于水體中，非常穩(wěn)定，難以用一般方法去除。

小“微球”的“緝油”絕活

既然水體油污染具有如此大的危害，那么，防治水體油污染就成為了一個(gè)十分緊迫的課題。

然而，傳統(tǒng)的物理、化學(xué)以及生物等除油方法都存在很大的局限性，比如效率低、成本高，并且容易產(chǎn)生二次污染。特別是對(duì)于小于20微米的小油滴，傳統(tǒng)的方法則表現(xiàn)得無能為力。

所以，開發(fā)高效、快速、低成本的油水分離技術(shù)就成為了治理油污染的一項(xiàng)新任務(wù)。中科院理化所研發(fā)的緝油“神器”就是在這樣的背景下誕生的。

這種緝油“神器”其實(shí)就是一種能分離微小油滴的傳奇材料，名字叫作“磁性兩面神微球”。這種“微球”的個(gè)頭非常之小，我們的肉眼根本看不到它的存在。不過，它的緝油本領(lǐng)可是頂呱呱的！對(duì)于那些讓傳統(tǒng)方法束手無策的超級(jí)小油滴，“微球”可是“手到擒來”哦！

兩面“抓手”輕松緝油

對(duì)于不同種類和比例的油水混合物來說，這種緝油“神器”只要2分鐘左右，就能把水中的超級(jí)小油滴“緝拿歸案”，并且分離效率高達(dá)99%！

這種緝油“神器”之所以能在水中緝油，源于其在功能上的“兩面”性質(zhì)。

這種特殊材料的模樣很像一個(gè)立體狀的 “月牙”，擁有一個(gè)凹面和一個(gè)凸面。凹面是親油的，能與油相結(jié)合;而凸面是親水的，能與水相結(jié)合。

在油水乳液中，小“微球”的親油“抓手”能有效緝拿水中的超級(jí)小油滴，并迅速形成雪人狀的結(jié)構(gòu)。在劇烈的晃動(dòng)過程中，那些被緝拿的超級(jí)小油滴就會(huì)合并成大的油滴，這樣就能使油水乳液快速地分層了。

聽從磁的指揮

超級(jí)小油滴被一個(gè)個(gè)“緝拿歸案”之后，該如何把它們分離出來呢？說來有點(diǎn)奇怪，那些小“微球”還具有自組裝功能呢！小“微球”能夠在油水界面上進(jìn)行自組裝，從而緊密排列在大油滴的表面。

科學(xué)家預(yù)先就在“微球”的親水表面上配置了四氧化三鐵成分，這樣就使得小“微球”也具有了磁性。因此，這種緝油“神器”也被稱為“磁性微球”。

這樣一來，“抱成團(tuán)”的大油滴不就可以用磁鐵來吸引了嗎？因此，在外加磁場(chǎng)的作用下，這些大油滴就會(huì)在磁場(chǎng)的引導(dǎo)下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從而把水體表面上的油層給分離出去。

健康生活離不開清潔之水，因此科學(xué)處理含油廢水至關(guān)重要！然而，科學(xué)處理含油廢水是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要綜合運(yùn)用多種技術(shù)手段才能奏效。“磁性兩面神微球”在緝拿超級(jí)小油滴方面的優(yōu)勢(shì)，使其有望在含油廢水處理以及水體凈化等領(lǐng)域建功立業(yè)。