石油類產品作為全球工業體系的核心能源，支撐著交通、電力及制造業的運轉。然而，在油品的運輸和加工過程中，水分的混入不僅會降低油品質量，還會影響設備的安全運行。因此，開發新型油中脫水材料及技術顯得尤為重要。不銹鋼氈因其良好的耐腐蝕性和機械強度，常被用作油水分離材料。但是，其表面呈惰性，難以改性，導致其潤濕性難以保持長期穩定。此外，目前的油水分離方式大多為一次性分離，而在實際應用中，油水分離往往涉及更復雜的方式，例如循環分離和梯度分離等。對于這些模式的研究仍然相對有限，與這些方法相關的分離結果及其背后的機制尚未得到充分探索。
近期，中國科學院新疆理化技術研究所科研團隊通過等離子體處理和浸漬法將硅烷偶聯劑KH550接枝到不銹鋼氈纖維表面，并利用硫磺基三組分偶聯反應負載氨基化碳納米管（CNT-NH2），成功制備了具有穩定疏水/親油特性的功能性不銹鋼纖維氈（CNT-SSF）。該材料表現出優異的疏水/親油性能，可高通量高效分離多種油水混合物，并且展現出良好的重復使用穩定性。
通過機械壓縮多層CNT-SSF，研究獲得了孔徑可調的材料，實現了對油包水乳液的梯度分離。研究發現隨著分離層數的增加，材料孔徑減小，可以有效限制水滴的通過，顯著提高分離效率。油包水乳液經優化材料單次分離后變得澄清透明，分離效率超94.6%。單層材料循環分離實驗表明，材料內部捕獲的水滴減少了其孔隙結構，有助于下次分離中微小水滴的捕獲，進一步提高了材料分離效率。利用GeoDict軟件構建隨機纖維模型，模擬不同層數SSF對油水乳液的動態分離過程發現，隨著SSF層數增加，水滴捕獲能力增強，允許通過的粒子直徑減小，水滴持續沉積導致結構壓降逐漸增大。可視化觀察顯示，水滴不僅沉積于表面，部分小尺寸水滴還被內部孔道攔截捕獲，驗證了所提表面攔截與內部孔隙捕捉機理的合理性。對比梯度分離方式發現，多級梯度分離實現了與集成梯度分離相當的分離效率，但前者的分離通量比后者高出1倍，這主要是由于后者在分離過程中阻力增加所致。
這一成果通過新的改性方法提高了潤濕性材料的穩定性，并采用多種方式分離乳液，探究了材料結構與性能之間的構效關系，對提升材料在油水分離領域的性能表現具有重要的參考價值和借鑒意義。
相關研究成果發表在《分離與純化技術》（Separation and Purification Technology）上。研究工作得到新疆維吾爾自治區自然科學基金等的支持。
論文鏈接
材料制備與結果驗證
多級梯度分離與集成梯度分離分離機理
本文鏈接：高效油中脫水材料研究取得進展http://m.sq15.cn/show-12-1924-0.html
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