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Jun 06, 2023

油と水の分離のための柔軟なマクロ多孔質ポリプロピレンスポンジの容易な合成

Scientific Reports volume 6、記事番号: 21265 (2016) この記事を引用する 6742 アクセス数 56 引用指標の詳細 油流出災害は常に偶発的に発生し、石油流出を伴います。

Scientific Reports volume 6、記事番号: 21265 (2016) この記事を引用

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メトリクスの詳細

石油流出災害は常に偶然に発生し、大量の原油の放出を伴い、急速に広範囲に広がり、脆弱な海洋生態系に甚大な被害をもたらす可能性があります。 したがって、低コストの原料から疎水性三次元（3-D）多孔質吸着剤を容易に大規模合成することが緊急に求められています。 この研究では、熱誘起相分離 (TIPS) 技術を使用した、テンプレートを使用しないポリプロピレン (PP) スポンジの容易な合成を報告します。 得られたスポンジはマクロ多孔質構造、優れた機械的特性、高い疎水性および超親油性を示しました。 スポンジを混合物に浸し、その後スポンジを絞るだけで、油と水の混合物から油を分離できます。 これらすべての特徴により、このスポンジは市販の PP 不織布に代わる最も有望な油吸着材となります。

頻繁に発生する石油流出事故は、人類を脅かす世界的な生態学的、環境的、経済的問題となっています。 2010 年のメキシコ湾原油流出事故では、記録的な量の原油が流出し、海洋や沿岸水域の自然生態系に甚大な被害をもたらしました。 陸上原油の枯渇に伴い、今後は海上原油の探査・生産が顕著となり、原油流出事故のリスクが高まる。

現場での燃焼1、2、3、バイオレメディエーション4、5、6、分散剤7、8、浚渫、スキミング9および固化は、流出油の浄化に一般的に使用される技術です。 しかし、これらの方法は常に環境に悪影響を及ぼし、効率も悪いことがよくあります。 比表面積の高い疎水性三次元（3-D）多孔質材料は、水相から油や有機液体を吸収する強力な能力を持っており、これは油流出の処理に容易なアプローチとなります10、11、12、13、14。 最近、超疎水性メラミンスポンジ 15、マシュマロ状マクロ多孔質ゲル 16、カーボンナノファイバーエアロゲル 17、18、19、20、カーボンナノチューブスポンジ 21、スポンジ状グラフェン 22、23 などの吸着剤の設計に多くの研究が焦点を当てています。 これらの材料はすべて高い疎水性と圧縮性を示し、油の効率的な吸収と吸着剤を手動で絞ることによる油の回収を可能にしました。 それにもかかわらず、これらの方法は調製に時間がかかり、さらに重要なことに、非常に高価な化学薬品を必要とするため、商業用途が制限されます。 油流出は常に偶発的に発生し、流出した油は短時間に広範囲に広がる可能性があります。 したがって、低コストの原料から油吸着剤を製造するための効率的で大規模かつ経済的な方法を開発することは、困難ではあるが不可欠でもある。

ポリプロピレン (PP) は、ポリマー鎖の主鎖にメチル基が位置する、市販の疎水性親油性ポリマーです。 PP は有機溶剤、塩基、酸に対して化学的耐性があるため、さらなる修飾や架橋を行わずに油吸着剤として使用できます。 PP は適度に経済的であるため、流出油の除去に最適な素材です。 エレクトロスピニング法またはメルトブローン法で製造された PP 不織布は、流出油の浄化に広く使用されていますが 24、25、26、圧縮特性を示さないため、機械的絞りによる吸収油の回収には使用できません。手順。 さらに、PP不織布は装置のコストが高く、製造時間が長いという問題があります。

上記の問題を解決するには、スポンジの圧縮特性と、PP の低コスト、疎水性、耐薬品性の特性を組み合わせたスポンジ状 PP が、流出油の清掃に最適な吸着剤となるはずです。 このインスピレーションを受けて、ここでは熱誘起相分離 (TIPS) 技術を使用した PP スポンジの作製を紹介します 27,28,29,30,31,32。 本発明のＰＰスポンジは、他の疎水性三次元多孔質材料に比べて多くの利点を有する。１）すべての化学薬品が市販されており、経済的であり、商業規模でもスポンジを合成することが可能である。 ２）スポンジの製造には高価な装置が不要であり、この方法が工業生産に非常に適していることを示唆している。