解决原油泄漏：新型自洁聚合物涂层“片油不留身”

原油泄漏会带来很严重的环境问题，并对生物链产生一系列长远的不良影响。陆地原油泄漏的处理方法主要通过焚烧法，而对于海上原油泄漏来说，处理人员通常利用围油栏和撇油器对泄漏的原油进行处理，同时也会通过焚烧或释放化学分散剂处理漏油。

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同这些方法相比较，油水分离膜会更快、更有效。来自南澳大利亚大学的高分子化学和表面科学科学家Xiaokong Liu说，虽然目前有各种不同种类的膜，但它们的实用性并不强，主要原因是这些膜很容易被油污染，从而失效。

膜的分类

油水分离膜可分为两类。一类是疏水膜，其可以选择性地让油分子通过。但随着时间的推移，这种膜很容易被油分子堵塞，失去原有效力。更常见的是另一类膜，亲水疏油膜，其在湿润状态下，能防止油分子的通过。但这种膜在使用前需要完全润湿，否则，一旦在干燥或部分干燥时接触油分子，很容易就失去了油水分离能力。同时，这种膜必须使用清洁剂对其进行清洗。

Liu和他的同事制造了另一种亲水型的膜，较之从前有一个很大的改善，即，被油污染后，可以快速简单地用水清洗，这意味着它不需要在使用前完全润湿，也使得它更加实用。

制备方法

研究人员事先将具有磷酸胆碱基的聚合物涂在不锈钢筛网上制得这种膜。磷酸胆碱是一种细胞表面上的官能团，能够连接到形成细胞膜的生物分子的末端。这种磷酸胆碱聚合物既包含带负电荷的磷酸基，又包含带正电的胆碱基，对水有很强的亲和力。在生物系统中，磷酸胆碱在细胞的外表面创造一个水阻挡层，能够保持细胞表面不被污染。

不锈钢网（左），聚合物（右）。图片来源: ACS Nano

这种对水的强亲合力使得磷酸胆碱聚合物涂层具有自洁能力，一旦与水接触，就会驱逐附着其上的任何油分子，这与大多数的其它表面不同。

为了证明该涂层对漏油的清洁能力，研究人员在塑料管的底部覆盖这种膜。他们将塑料管放入一个装水的烧杯中，水的顶部有4厘米厚的漂浮石油层。当他们将塑料管慢慢浸入油中，石油透过膜进入塑料管。此时，塑料管壁会沾上石油层，一旦进入水中，石油立刻脱落，同时水浸润该膜。此时该膜具有亲水疏油性，已在管内的油不会再漏出，而水可以自由通过。当研究人员将塑料管提出来，其中含有4厘米高的油柱。

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该团队还利用这种膜从含原油的海水混合物中提取原油，显示出其清理原油泄漏的可行性。除了清理原油泄漏，Liu说，该膜可用于治理含油废水，并可作为工业下水道网管的保护屏障，以避免油泄漏。使用后，该膜只需用水清洗就可恢复干净。

麻省理工学院的Rong Yang说，这是第一次使用自我清洁的两性离子涂料进行油水分离。她担心的是，这种两性离子聚合物与钢网表面上的复杂合成方法可能在大规模生产时不够经济可行。但是，中科院院士Zhiguang Guo说，“这项工作已经解决了油水分离领域的一个重要的挑战。”

1. http://cen.acs.org/articles/93/web/2015/08/New-EasyClean-Membrane-Separates-Oil.html    

2. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.5b03791