Advanced Sustainable Systems:实现可持续油/水分离的木材衍生系统

目前,含油废水的处理仍然是一个严峻的挑战。各种油水混合物会在工业生产、意外事故泄露和日常生活中大量产生,对环境造成危害并影响人类的生命健康。因此,开发出先进的油水分离材料对含油废水进行处理以获得纯净油和清洁水,具有重要意义。与传统的分离材料相比,具有环境友好性、可持续性的木材及其衍生材料具有诸多优势。由于木材含有大量的羟基,在化学组成上具有相对较高的碳含量,且具有优异的可加工性,我们可以通过多种策略将木材及其衍生材料开发出具有特定润湿性和粗糙度的新型块体材料。因此,基于木材衍生系统的可持续油水分离研究引起了领域内的广泛关注。

东北林业大学陈文帅教授课题组在综述中较全面地总结了近年来利用木材衍生系统进行可持续油水分离的研究进展。文章首先简要介绍了不同类型木材及其衍生材料的结构与性能特征,然后重点介绍了基于直接利用或复合活性材料、改性和碳化的木质分离材料构筑策略。接下来,系统地探讨了利用过滤和吸附方法分离油水层状混合物和油水乳液的研究进展。最后,对木材衍生的油水分离系统存在的问题和未来潜在的发展方向进行了展望:

1)不同类型木材衍生材料对油水混合物的分离机理需要进一步的解析;

2)目前仍然难以在保证100%分离效率的基础上实现对油水混合物的快速分离;

3)机械稳定性、防污性能和可循环利用性需要进一步改进。应该利用低能耗且较为经济的路线对分离出来的油进行回收利用;

4)大多数木材衍生系统适用于从水中分离轻质、低粘度的油和有机溶剂。然而,在现实发生的污染“事故”中,高粘度的油以及污染海水中的高密度油仍难以去除;

5)仍需开发新型的低能耗系统,用以实现快速、高效、连续的油水分离;

6)采用亲油材料/泵相结合的系统进行连续的油水分离时,当水面的油量减少到一薄层时,分离速度明显降低;

7)大多数木材衍生的分离材料仍不能大规模制造,分离一般限于小体积油水混合物;

8)在恶劣环境下分离系统的实际应用以及分离性能需要进一步的验证;

9)一些木材衍生分离材料的价格仍然较高,并且需要复杂的制造工艺;

10)与其他合成材料相比,木质油水分离材料的结构和性能优势需要进一步明确。

作者期待这篇综述可以为基于木材衍生系统的可持续油/水分离研究提供一个较为全面的指南和参考。

论文信息:

Wood-Derived Systems for Sustainable Oil/Water Separation

Ying Fang, Chuyan Jing, Guoliang Li, Shengjie Ling, Zhaohui Wang, Ping Lu, Qing Li, Chenchen Dai, Sen Gao, Bailing Chen, Lulu Bai, Hanqiu Zhang, Tian Liu, Qingwen Wang, Jian Li, Haipeng Yu*, Shouxin Liu*, Wenshuai Chen*

Advanced Sustainable Systems

DOI:10.1002/adsu.202100039