洪恒飞 查蒙 科技日报记者 江耘
11月10日，记者从浙江大学获悉，该校聚合物分离膜及其表界面工程课题组徐志康教授与浙大“百人计划”研究员杨皓程、张超提出了一种基于亲水膜/疏水膜组成的限域空间狭缝的新概念与原型器件，从而发展了一种简单高效的油水乳液同步分离技术，成功实现了97%的油回收和75%的水回收。相关研究论文近日发表于国际学术期刊《科学》上。
石油、冶金、食品、制药等工业生产过程会产生大量的含油废水。其中，油水乳液主要分为水包油和油包水两种类型，要将油水乳液中的油相和水相同步高效分离尤为困难。现有的化学絮凝、电聚结与离心分离以及膜分离方法，通常只能分离出部分油相或部分水相，剩余废液仍需进一步处理或被直接排放。
此前，该团队通过分离膜表面工程技术，研发了一系列超亲水的分离膜材料，可从水包油乳液中选择性地分离水相。他们还研发出一种表面性质迥异、一面亲水一面疏水的非对称多孔膜，能够实现水包油乳液中分散油滴的捕获与分离。基于前期积累，该团队尝试用一张亲水膜和一张疏水膜共同组成双向油水分离系统。
这一分离系统中，亲水膜和疏水膜会共同组成狭缝，乳液在这样的限域空间内流动时显著影响液滴之间的碰撞。实验显示，分离水包油乳液时，当狭缝宽度较大，亲水膜和疏水膜之间互不干涉，分离效率低。当狭缝宽度从100毫米以上逐步缩小至4毫米时，疏水侧的油回收率从5%大幅提升至97%，亲水侧的水回收率也从19%提高至75%。
值得一提的是，由于分离系统中亲水膜与疏水膜间距很小，二者对水和油的渗透分离过程相互影响，形成了一种新的“正向反馈机制”：亲水膜移除水相导致乳液浓度增加，从而促进乳滴的碰撞、聚并和破乳，提升了油的渗透通量；油相的持续移除有助于降低膜表面的乳液浓度，进而减轻了因浓差极化现象对亲水膜渗透通量的抑制作用。
（课题组供图）
