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静电纺丝制备含磁性纳米粒子的聚己内酯吸附剂用于溢油清除

学术动态    2022-06-27 15:19

DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.135063

 

使用油浸吸附剂回收和清理石油泄漏存在很大的挑战性。近期,一种能够减少处理溢油所需劳动力的新型技术,即基于磁性纳米颗粒(MNP)的收集方法引起了人们的浓厚兴趣。本研究设计了一种制备磁性纳米颗粒(MNP)嵌入聚己内酯(PCL)吸附剂的新方法,该吸附剂具有亲油性和环保特性,能够在磁场下轻松收集。与传统聚丙烯吸附剂相比,MNP嵌入PCL吸附剂(MNP/PCL)显示出优异的阿拉伯轻质(AL)原油吸附能力(45.7g/g),并且由于其电纺结构和疏水性MNPs的有效分布,油浸吸附剂的吸附时间缩短。此外,MNP/PCL基吸附剂在一定温度和条件下可以完全热解。综上,MNP嵌入PCL吸附剂在大型溢油项目中表现出广泛的适用性和实用性。

 

图1.电纺MNP/PCL吸附剂的制备示意图。1.MNP/PCL溶液混合步骤。2.超声处理使MNPs在PCL溶液中均匀分布。3.制备MNP/PCL吸附剂的静电纺丝工艺。4.制备的MNP/PCL吸附剂在40℃真空烘箱中干燥过夜。

 

图2.(a)随着MNP浓度的增加MNP/PCL颜色变化的数字图像(从白色到深棕色)。(b)不同MNP浓度下MNP/PCL吸附剂的SEM图像和(c)直径分布。(d)纯MNP、PCL和MNP嵌入PCL的XRD图谱。(e)PCL10和MNP/PCL吸附剂的WCA。

 

图3.(a)市售PP吸附剂和不同MNP浓度的MNP/PCL吸附剂对三种不同原油的吸附能力。(b)纯PCL10和MNP/PCL吸附剂的VSM磁化曲线。(c)吸油后通过磁体去除PCL10(1-4)和0.5MNP/PCL10(5-8)吸附剂的数字图像。

 

图4.(a)MNP、PCL10和不同MNP浓度的MNP/PCL吸附剂在N2条件下的TGA曲线。(b)在N2条件下吸附有阿拉伯轻质原油的0.5MNP/PCL10吸附剂的TGA和DTG曲线。(c)阿拉伯轻质原油和吸附有阿拉伯轻质原油的0.5MNP/PCL10吸附剂的GC质谱图,保留时间为300-2100秒。(d)阿拉伯轻质原油浸渍0.5MNP/PCL10吸附剂的数字图像以及碳化后MNPs的回收。

 

图5.(a)MNP/PCL吸附剂的水解过程示意图。1.方形样品制备。2.在自制暗室中用λ>365nm的紫外线照射。3.样品在烧杯中水解。(b)暴露于紫外线辐射和海水中9周的0.5MNP/PCL10吸附剂的降解数字图像。(c)暴露于紫外线辐射和海水中9周的PCL和0.5MNP/PCL10吸附剂的重量损失图。