發布時間：2023年2月17日
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由于各行業的快速發展，各種含油廢水的產生日益成為人們關注的問題，同時，石油開采或運輸過程中的溢油以及汽車工業、鋼鐵工業、食品和制藥工業的石油污染正在威脅全球生態系統的穩定和人類社會的可持續發展。目前對于用于油水分離泡沫的研究主要集中在商用泡沫的表面改性方面，而合成商用泡沫的原料來源于石油資源，存在不可再生及成本等方面的問題。因此，開發能夠高效油水分離的可降解生物基材料至關重要。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所生物基高分子材料團隊朱錦研究員和陳景研究員長期從事生物基聚氨酯泡沫的前沿探索及功能開發（Chem. Eng. J. 2021, 415, 128956; ACS Appl. Nano Mater. 2022, 5, 2848-2858; J. Water Process. Eng. 2022, 46, 102643; Mater. Adv. 2023, 4, 586-595）。最近，該團隊與加拿大多倫多大學顏寧教授團隊合作，在木質素基聚氨酯泡沫用于油水分離方面取得了新進展。（Sci. Total Environ. 2023, 860, 160276; Sep. Purif. Technol. 2023, 311, 123284）
首先，制備具有基體超疏水性和光熱性能的木質素基聚氨酯泡沫用于油水分離（圖1），該吸附劑采用一步發泡工藝，制備方法簡單，在一個太陽光照（1KW/m2）下，表面溫度最高可達77.6℃，能夠實現油水分離和重油吸附雙重功能，并且該泡沫能夠在溫和堿性環境下實現全降解，實現閉環。（Sci. Total Environ. 2023, 860, 160276）
其次，針對超疏水泡沫難以去除重金屬離子以及有色染料等污染物的問題，開發了多功能超親水/水下超疏油木質素基聚氨酯泡沫，用于高效油水分離和水質凈化。先合成了木質素基聚氨酯泡沫，然后在弱堿性條件下通過原位聚合將聚多巴胺顆粒沉積在泡沫表面，以增加其表面粗糙度。之后再利用植酸對泡沫進行改性，實現表面超親水性和水下超疏油性。多巴胺和植酸改性泡沫的接觸角對水為0°，氯仿為166.7°，正己烷為158.4°，對于正己烷、環己烷、甲苯和泵油的油水分離效率均超過99%，且能夠吸附67.1 mg/g的亞甲藍、96.1 mg/g的羅丹明B和98.2 mg/g的硫酸銅。該泡沫在使用后在堿性條件下可實現完全降解。（Sep. Purif. Technol. 2023, 311, 123284）
綜上所述，經過生物基高分子團隊設計研發的木質素基聚氨酯泡沫復合材料在油水分離方面具有非常優異的性能，使用后能夠通過簡單的方法實現全降解，對環境友好。該工作不僅為木質素基聚氨酯泡沫的應用找到出口，也為生物基高分子材料的應用提供了新的思路。
以上工作成果得到國家重點研發計劃（2017YFE0102300)、寧波市科技創新2025重大專項（2022Z139）等的支持。
來源：中國科學院寧波材料技術與工程研究所網站 2023.2.17