三氧化鎢可以應用于水污染治理中的乳液分離過程,主要解決的是工業油性廢水和石油泄露等問題。
眾所周知,三氧化鎢(WO3)是一種極為普遍的n型半導體材料,具有優異的光電性能,在很多領域具有廣闊的應用前景,比如,充當鎢產品制備的原料,用于庫倫滴定法測硫起到催化作用,充當催化劑在加氫脫硫、SCR脫硝、光催化等方面用途廣泛,還能用于智能玻璃起到隔熱保暖的作用等等。
然而,你可能不知道的是三氧化鎢還是一種親水材料。當然,肯定還有諸多其它材料也具有本質的潤濕性,如具有親水性的金屬及其氧化物、氫氧化物和具有疏水性的含氟化合物等。
回到主題,自是主攻三氧化鎢在乳液分離方面的應用。采用水熱法在高目數不銹鋼網上涂覆一層由微米級方塊組成的具有極端潤濕性的三氧化鎢薄膜。該薄膜的水下油滴的接觸角可高達155°,呈現出良好的水下超疏油性。那么,該薄膜對一般的油水混合物和水包油型乳液的分離能力如何?三氧化鎢薄膜僅依靠重力就能有效地分離簡單、分層的油水混合物和水包油型的乳液。依靠重力?怎么看都覺得是如此地神奇而有效!所以說,為什么選擇三氧化鎢?這點可以從其在乳液分離應用方面的背景可窺見一二。
水污染一直是一個嚴峻的、有些亟待處理的、需要長期堅持處理的問題,尤其是當工業油性廢水的不斷排放和各種石油泄露問題頻繁出現的今天。水污染問題并不是今天才出現的,其治理方法自然也是有很多的,但是,針對油性廢水,最近幾十年,人們正嘗試著通過各種方法來解決這個問題,如浮油回收船、離心器和浮選器等。然而,這些方法僅適合用來分離簡單分層的油水混合物,對于乳液狀的油水混合物并不適用。在傳統的乳液分離過程中,一般需要先通過使用粉末狀的破乳劑使原本穩定的乳液轉變為分層的油水混合物。該過程比較復雜且不適合大面積使用。
隨著潤濕性相關研究的不斷發展,人們發現利用具有極端潤濕性(超疏水-超親油和超親水-水下超疏油)的膜進行乳液分離是一個非常簡單有效的方法。這時候,對三氧化鎢有所了解的研究員便開始主攻這一特性(潤濕性)的研究,從而有了三氧化鎢在乳液分離方面的應用。
當然,也有其他膜能夠實現。通過疏水聚合物的共價結合過程獲得超疏水聚合物/碳納米管雜化膜。這種超疏水-超親油的膜能夠用于有效地分離不同種類的油包水型乳液。通過原位生長法得到具有水下超疏油性的分層多孔二氧化硅納米纖維膜,該膜能夠進行高效的乳液分離。與一般具有超疏水-超親油性能的膜相比,得到的水下超疏油膜由于其本身極強的親水性,能夠使水層滯留在表面上,形成固-水復合界面,阻止油對膜的粘附,從而增加膜的使用壽命。金屬網,由于其優異的各項機械性能,已成為油水分離領域中應用最廣泛的材料之一。然而,對于乳液分離來說,普通的金屬網的孔徑比較大,很難直接使用,一般需要在表面覆蓋一層具有極端潤濕性的材料減小孔徑。對于金屬網,2300目的不銹鋼網由于其獨特的編織方法,具有很小的孔徑,已被廣泛地用于乳液分離中。而這一層具有極端潤濕性的材料當選三氧化鎢。