Angew. Chem. Int. Ed.：海洋溢油回收的 “好帮手”——有机凝胶因子与纤维素复合材料

【引言】

石油被称为“黑色黄金”，乃是当今世界最主要的能源之一。但是，在石油的开发和运储过程中，由于某些意外会造成原油的泄露，溢油会在海面上形成薄厚不一的油膜，给海洋生态环境造成毁灭性的破坏。另外，海洋溢油也会带来巨大的经济损失。因此，海洋溢油被认为是对地球最具有威胁的危害之一。面对海洋溢油的情况，通常采用的处理方法分为物理法和化学法两种，一般物理法包括：围栏法、吸附法和油拖把法；化学方法包括：燃烧法和化学处理剂。同时，近几年也出现了生物法来清除油污染。但是，这些方法都存在一定的局限性，例如，燃烧法会进一步造成环境污染和经济浪费，而撇油法又局限于对比较薄的溢油层进行回收。由此，采用油吸附剂法不仅可以达到回收溢油的目的，而且在处理过程中不会对海洋生态环境造成破坏。因此，本文采用有机凝胶因子与纤维素复合材料高效且具有选择性的从油水混合物中分离石油。

【成果简介】

近期，来自印度科学教育研究所的K. M. Sureshan教授（通讯作者）等人在Angew. Chem. Int. Ed上以题为 “Organogelator–Cellulose Composite for Practical and Eco-Friendly Marine Oil-Spill Recovery” 发表了关于采用糖源的有机小分子凝胶因子——1,2,5,6-二-O-亚环己基-D-甘露醇(PSG)作为添加剂加入纤维素纸浆中，得到了一种新型的溢油吸附剂。该吸附剂可以从油水混合物中有效的分离石油，同时凝胶因子在油中均匀释放并自组装在纤维素上，将溢油凝固在纤维素纸浆基体上，因此该工作所制备的高效吸附剂具有潜在的应用价值。

【图文导读】

图1 环境友好型海洋溢油吸附剂的制备过程

通过将容易合成的PSG凝胶分子加入到纤维素载体中，得到价廉、高效的溢油吸附剂，经该吸附剂处理后的石油与水的混合物，可实现选择性分离原油，再蒸馏之后得到原油样品。

图2 材料的电镜表征

(a) 木质纸浆中含有的纤维素纸浆的SEM图；

(b) 凝胶因子与纤维素纸浆复合材料(GACP)的SEM图；

(c) GACP在高倍电镜下的SEM图。

图3 GACP的疏水特性表征

(a) 水滴在GACP表面的数码照片；

(b) 水滴在GACP表面的水接触角图片；

(c) 纤维素纸浆在水中30 s后沉没，而GACP具有疏水性可浮在水面上。

图4 GACP的流变行为

(a) 1 wt%泵油在仅含有凝胶因子情况下的流变性；

(b) 1 wt%泵油在GACP中的流变性；

(c) 1 wt%泵油在仅含有凝胶因子情况下，表现出的屈服应力为4.8 Pa；

(d) 1 wt%泵油在GACP中，表现出的屈服应力为1100 Pa。

图5 GACP在溢油回收中的应用

(a) 从海水中选择性分离固化溢油；

(b) 通过引入原油（Bombay High）形成两相体系；

(c) 分散在油表面的纤维素吸附剂；

(d) 伴随凝胶形成油的吸附行为；

(e) 经漏勺将凝固的油筛出；

(f) 从两相体系中回收油；

(g) 从吸附剂中蒸馏提取原油。

【小结】

本文首次制备了一种廉价且环境友好型的海洋溢油吸附剂，该吸附剂由纤维素基体和糖源PSG作为有机凝胶因子，经氢键形成的具有暂时疏水性的吸附材料。当油被吸附剂吸收后，凝胶因子从纤维素纸浆基体中分离并均匀的分布在油相中，之后由氢键自组装固定吸附的油，从而便于回收。该方法采用了糖基凝胶因子和分层包覆的结构，是一种高效的环境友好型材料，并且在石油回收中起到了明显的效果，具有潜在的应用价值。

文献链接: Organogelator–Cellulose Composite for Practical and Eco-Friendly Marine Oil-Spill Recovery(Angew. Chem.Int.Ed, 2017, DOI: 10.1002/ange.201704699)

本文由材料人编辑部高分子小组点点提供，材料牛编辑整理。

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