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卡塔尔大学化学和地球科学系本科生Maimoona Mohamed和Nada Yahya Deyab与他们的导师分析化学副教授Shabi Abbas Zaidi博士一起,在油水分离的难题上取得了重大进展。

他们的研究重点是开发一种新型材料,用于从油水混合物中高效分离出石油。通过使用还原氧化石墨烯(rGO)对聚氨酯(PU)海绵和棉进行改性,他们在疏水性、吸油功效、可重复使用性和成本效益方面取得了可喜的成果,为解决石油泄漏造成的严重的水污染和土壤污染问题提供了一种前景广阔的解决方案。

长期以来,由于运输、家庭使用和工业活动造成的石油泄漏对环境的有害影响一直是人们关注的焦点。

科学界一直在积极寻求从水中回收和分离石油的有效方法,卡塔尔大学的团队在这方面取得了重大进展。

聚氨酯海绵的三维多孔结构在油水分离中显示出应用前景。但是,疏水性差却限制了其吸油效率。为了克服这一限制,研究小组专注于通过用氧化石墨烯(GO)来调整海绵增强其疏水性,随后使用现成的绿色还原剂L-抗坏血酸(L-AA)将其还原为还原氧化石墨烯(rGO)。

合成氧化石墨烯(GO)的过程是将1克石墨片与23毫升98%的硫酸混合,然后在室温下搅拌24小时。随后,加入100毫克硝酸钠,并将混合物搅拌30分钟。

随后,逐渐加入3g高锰酸钾,将所得混合物加热并搅拌约30分钟。

进一步加入水,然后加入10毫升30%双氧水,完成合成过程。然后离心分离得到的氧化石墨烯(GO),除去未氧化的石墨,干燥得到粉末状物质。将合成的单片氧化石墨烯(GO)分散在蒸馏水中,用于还原和改性研究。

为了制造rGO-PU海绵,研究小组采用了一种利用L-抗坏血酸作为还原剂的绿色方法。首先将聚氨酯海绵切成小块,在干燥前用蒸馏水和丙酮彻底冲洗。通过超声制备氧化石墨烯(GO)水分散液,并将L-抗坏血酸溶于其中。将干燥的聚氨酯海绵浸入该混合物中,在轻度搅拌下放置48小时。

然后,将海绵清洗并干燥,得到rGO-PU海绵。用同样的方法也可以得到rGO-棉。与未改性海绵相比,rGO-PU和rGO-棉的改性表面均表现出优异的吸收性和水接触角。

通过吸收和收集油水混合物中的油,rGO-PU海绵的卓越性能得到了验证,其回收率高达97%。

此外,rGO-PU海绵表现出优异的可重复使用性和可压缩性,没有任何开裂或渗漏迹象。在一项比较研究中,该团队发现,在各种样品中,rGO-PU海绵的高度可压缩性和多孔性优于rGO棉。

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