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宁波材料所亲油疏水溢油应急材料实现产业化

共被查看 1657 次      添加:2016-05-09 09:19:27      来源:宁波材料技术与工程研究所

        中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋功能材料研究团队研制的高性能亲油疏水溢油应急材料已实现产业化。目前已建成国内首条日产2500㎡连续式亲油疏水材料生产线,预计到2016年年底之前,日产量将达到25000㎡。批量产品已在苏州河进行油污处理试点。目前已与中石油海上应急救援响应中心签署了全面战略合作协议,并与金山石化、胜利油田等石油企业达成合作意向。

  随着海洋经济发展,海洋运输、开采过程中的石油泄漏等突发事件发生频率越来越高。同时,货轮靠岸时,船舶压舱水、洗舱水、机舱污水的排放也会导致大量含油废水产生。据统计,无重大漏油事件发生时,大型港口每年船舶压舱水、船舶洗舱水、机舱含油污水等排放量数万吨。这些含油污水给海洋生态环境带来了巨大的危害。传统的溢油应急清理方法主要包括围油栏、吸附材料、撇油器机械法回收、溢油分散剂、微生物等。这些方法存在诸多缺点:吸附材料吸油的同时也吸水,油的回收较为困难;对油污处理速度较慢,效率较低;残留的薄油层分散到水里,形成乳化油,严重影响海洋生物的生长。

  为解决这些问题,实现高效、快速的溢油应急处理,宁波材料所海洋功能材料研究团队曾志翔、王刚等研究人员,研制了系列亲油疏水材料,并基于这些材料开发新型智能溢油应急装置。通过对材料的孔径控制、结构设计及表面能调控(Chemical Communications, 2013. 49(24): p. 2424-2426.;ACS Applied Materials & Interfaces, 2014. 6(2): p. 1053-1060;RSC Advances, 2015. 5(35): p. 27242-27248),研制了系列亲油疏水金属和高分子材料(ACS Applied Materials & Interfaces, 2015 7 (47), p. 26184-26194; Polymer Chemistry, 2014, 5(20): 5942-5948;专利CN201310703409.5、CN201510392570.4),分别实现对水上原油、重油、轻油、柴油汽油、有机化学液体及水下有机化学液体等的高效吸附与回收;针对分散在水中的乳化油,研制了疏油亲水乳化油分离材料(Green Chemistry, 2015,17.3093-3101、专利CN201410778473.4)。此外,为适应苛刻的海洋环境,研制了高耐蚀涂层(RSC Advances, 2016, 6, 40641-40649)。

  基于研制的吸油网和吸油多孔材料,海洋功能材料研究团队正在联合上海北斗产业园区相关企业开发5万㎡的智能海洋溢油应急装备系统。该智能溢油应急系统能够利用北斗导航系统和无人机,通过溢油海域图像处理系统检测溢油事件。当发现溢油时,系统会选择相应溢油回收装置,并自动指挥无人船及溢油回收装置前往溢油事故地点,进行海域溢油事故的处理。由于亲油疏水材料的超疏水特性,其在水面中拖行时具有极低的阻力,因此该系统采用两艘无人船将吸附材料高速拖行至溢油事故地点。吸附材料内置仿生吸油管道、网状结构体、管道泵、两级提纯系统、在线油含量检测系统。材料吸附油渍后,通过管道泵,逐级进入提纯储油囊,利用储油囊中的超疏油-超亲水材料,对油进行逐级分离与提纯,最后运至储油船,吸附材料外层采用网状柔性纤维结构,防止波浪打散或损坏材料,在线监测装置对吸油后的海水进行在线检查,检查海域水质是否达标,如果海域水质不达标,系统将再次进行清理。

  该研究成果有望在溢油事件发生时实现溢油的快速、高效处理与回收。

图1 亲油疏水金属材料结构与性能

图2  智能海洋溢油应急装备系统示意图

 

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