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  勘探，生產(chǎn)，精煉和運輸過程中的石油泄漏難以控制，這對環(huán)境會造成災(zāi)難性的破壞。石油污染對海鳥和其他海洋生物構(gòu)成了巨大的威脅。泄漏的油污可能通過食用的魚類和貝類富集在人類體內(nèi)，并且會污染地下水。因此，需要新的有效解決策略來解決一直存在的土壤和海洋污染問題。

  近日，暨南大學(xué)劉明賢教授團隊與美國路易斯安那理工大學(xué)的Yuri Lvov教授合作，在ACS Applied Materials & Interfaces上發(fā)表題為“Superhydrophobic Polyurethane Foam Coated with Polysiloxane-Modified Clay Nanotubes for Efficient and Recyclable Oil Absorption”的研究文章。劉明賢教授和Yuri Lvov是該文共同通訊作者，碩士研究生吳帆為第一作者。

  超疏水聚氨酯泡沫（POS@HNT-PUF）通過埃洛石納米管（HNTs）的表面涂覆制備。首先用十六烷基三甲氧基硅烷對HNTs進行表面接枝改性，然后通過浸涂法將接枝改性后的HNTs組裝在聚氨酯泡沫上。該處理使得改性后PUF的水接觸角高于150°。改性泡沫可以高選擇性地吸收油和有機溶劑，同時表現(xiàn)出良好的可重復(fù)使用性。這種疏水性納米管涂層還增強了PUF的阻燃性，改性泡沫將自熄并且保持較大的完整性。通過用天然粘土納米管涂覆制備疏水性和阻燃性PUF的方法是一種簡單的方法，并且在油水分離中具有潛在的應(yīng)用。

圖1. POS@HNTs涂覆聚氨酯泡沫的制備示意圖

  接枝改性后的HNTs極大地改善了聚氨酯泡沫的吸油能力。POS@HNTs-PUF具有優(yōu)異的親油特性，可以輕松地吸收水面下方或上方的油滴（當用鑷子將泡沫浸入水中時）。由于水和疏水泡沫之間夾有氣泡層，超疏水/超親油泡沫具有很強的反射性。改性泡沫具有良好的柔韌性，通過輕輕擠壓泡沫可輕松除去油（圖2）。改性泡沫在氯仿中可吸收其自身重量的105倍。由于油的密度，粘度和其他性質(zhì)的差異，它對不同的油或有機試劑具有不同的吸收能力。例如，氯仿的密度相對較高，因此改性泡沫吸收的量較大。甲醇不是很稠密，因此吸收的量較小。在疏水性泡沫重復(fù)使用10次后，泡沫的吸收能力沒有顯著變化，這表明其具有優(yōu)異的可重復(fù)使用性。

圖2. POS@HNT-PUF的吸油性能。去除水面上的植物油（A）; 類似地，從燒杯底部吸收氯仿（B）。用手指壓縮/擠出從泡沫中回收吸收的油（植物油和氯仿用紅色染料染色觀察）（C）。POS@HNT-PUF對不同類型油的吸收能力（D）。植物油的循環(huán)泡沫吸收 - 擠壓曲線（E）。

  用于油水分離的泡沫的缺點是它們的吸收能力有限，這需要在清潔大面積溢油期間使用和運輸大量的吸油泡沫。將設(shè)計的疏水泡沫連接到真空泵可以快速吸收水表面的油。為了模擬海上溢油的處理，他們將一個連接真空的針插入疏水泡沫中，并成功地從水面吸取油（圖3）。在真空泵啟動后，由于壓力差，將植物油從泡沫中拉出到注射器中。植物油不斷被吸收到POS@HNTs-PUF中，使水表面清潔，然后被吸入注射器中。該結(jié)果說明了POS@HNTs-PUF用于海洋石油泄漏修復(fù)的潛力。

圖3. 使用收集裝置從水面連續(xù)分離紅色植物油。

  文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b08023