百年难题被攻克 一张神奇的膜成功实现水和油分离

快科技11月8日消息，在工业生产过程中会产生大量的含油废水。其中，乳化剂稳定的油水乳液处理起来非常困难。这些乳液的排放不仅污染环境，还浪费资源。

因此，如何高效地从稳定乳液中同步回收油和水，成为分离科学与技术领域近百年来亟待攻克的一大难题。

浙江大学发文称，该校教授徐志康及其团队在这一问题上取得了突破性进展。

他们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，成功实现了97%的油回收和75%的水回收。 这项研究成果发表在《科学》杂志上。

据了解，油水乳液是一种相对稳定的混合物，主要分为水包油和油包水两种类型。传统的分离技术包括化学絮凝、电聚结和离心分离等，但这些方法通常只能部分分离乳液中的油相或水相，剩余废液仍需进一步处理。

徐志康教授团队通过多年的研究，开发了一种表面性质迥异的“两面神”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。然而，这种膜只能实现单一组分的分离。于是，团队成员提出用一张亲水膜和一张疏水膜共同组成双向水油分离系统，以实现水、油同步分离。

实验表明，当狭缝宽度较大时，亲水膜和疏水膜之间互不干涉，分离效率低。但当狭缝宽度缩小至4mm时，水、油回收效率显著提升，疏水侧的油回收率从5%提高到97%，亲水侧的水回收率也从19%提高至75%。

此外，团队还发现亲水膜移除水相导致乳液浓度增加，促进了乳滴的碰撞、聚并和破乳，提升了油相的渗透通量。

与此同时，油相的持续移除又有助于降低膜表面的乳液浓度，减轻了浓差极化现象对亲水膜渗透通量的抑制作用。这一过程中形成了一种积极的“正向反馈机制”，使得同步分离效率大幅提高。

总之，这项研究为环境保护和资源回收提供了新的解决方案，具有广泛的应用前景。团队成员将继续深入研究，推动技术进步和落地转化。