블로그

Jun 06, 2023

기름과 물의 분리를 위한 유연한 거대 다공성 폴리프로필렌 스폰지의 손쉬운 합성

Scientific Reports 6권, 기사 번호: 21265(2016) 이 기사 인용 6742 액세스 56 인용 지표 세부 정보 기름 유출 재해는 항상 우연히 발생하며,

Scientific Reports 6권, 기사 번호: 21265(2016) 이 기사 인용

6742 액세스

56 인용

측정항목 세부정보

기름 유출 재해는 언제나 우연히 발생하며, 다량의 원유가 유출되면서 넓은 지역으로 빠르게 확산되어 취약한 해양 생태계에 막대한 피해를 입힐 수 있습니다. 따라서 저렴한 원료로부터 소수성 3차원(3-D) 다공성 흡착제를 손쉽게 대규모로 합성하는 것이 시급합니다. 본 연구에서는 열 유도 상분리(TIPS) 기술을 사용하여 템플릿이 필요 없는 폴리프로필렌(PP) 스폰지의 손쉬운 합성을 보고합니다. 획득된 스펀지는 거대다공성 구조를 가지며, 우수한 기계적 물성, 높은 소수성 및 초친수성을 나타내었다. 스펀지를 혼합물에 담그고 스펀지를 짜내는 방식으로 오일/물 혼합물에서 오일을 분리할 수 있습니다. 이러한 모든 기능으로 인해 이 스펀지는 상업용 부직포 PP 직물을 대체할 가장 유망한 오일 흡착제가 됩니다.

빈번한 기름 유출 사고는 전 세계적으로 인류를 위협하는 생태적, 환경적, 경제적 문제였습니다. 2010년 멕시코만 기름 유출 사고는 기록적인 양의 원유를 유출시켜 바다나 연안 해역의 자연 생태계에 막대한 피해를 입혔습니다. 육상 원유의 고갈로 인해 향후 해상 원유의 탐사 및 생산이 두드러지게 되어 기름 유출 사고의 위험이 증가할 것입니다.

현장 연소1,2,3, 생물학적 정화4,5,6, 분산제7,8, 준설, 스키밍9 및 고형화는 기름 유출 청소에 일반적으로 사용되는 기술입니다. 그러나 이러한 방법은 항상 환경에 악영향을 미치고 효율성도 떨어지는 경우가 많습니다. 비표면적이 높은 소수성 3차원(3-D) 다공성 물질은 수상에서 기름이나 유기 액체를 흡수하는 강력한 능력을 가지고 있으며, 이는 기름 유출 처리를 위한 손쉬운 접근 방식입니다. 최근 수많은 연구에서는 초소수성 멜라민 스펀지15, 마시멜로 같은 거대 다공성 젤16, 탄소 나노섬유 에어로겔17,18,19,20, 탄소 나노튜브 스펀지21 및 스펀지 그래핀22,23과 같은 흡착제의 설계에 중점을 두었습니다. 이들 물질은 모두 높은 소수성과 압축성을 보여 흡착제를 수동으로 압착함으로써 효율적인 오일 흡수 및 회수가 가능했다. 그럼에도 불구하고, 이러한 방법은 준비에 시간이 많이 걸리고 더 중요하게는 매우 값비싼 화학 물질이 필요하므로 상업적 적용이 제한됩니다. 기름 유출은 항상 사고로 발생하며, 유출된 기름은 단시간에 넓은 지역으로 퍼질 수 있습니다. 따라서 저렴한 원료로 유흡착제를 생산하기 위한 효율적이고 대규모이며 경제적인 방법을 개발하는 것은 어려운 일이면서도 필수불가결한 일입니다.

폴리프로필렌(PP)은 중합체 사슬의 골격에 메틸기가 위치하는 상업적으로 이용 가능한 소수성-친유성 중합체입니다. PP는 유기용제, 염기, 산에 대한 화학적 저항성을 갖고 있어 추가 변형이나 가교 없이 오일 흡착제로 사용할 수 있습니다. PP는 합리적으로 경제적이어서 기름 유출 청소에 이상적인 소재입니다. 전기방사 기술이나 멜트블로운 방법으로 생산된 PP 부직포는 기름 유출 청소에 널리 사용되어 왔지만24,25,26 압축성 특성을 나타내지 않아 기계적 압착을 통해 흡수된 기름을 회수하는 데 사용하기가 어렵습니다. 절차. 더욱이, PP 부직포는 장치 비용이 높고 생산 시간이 길다는 문제에 직면해 있다.

위의 문제를 해결하기 위해서는 스펀지의 압축성과 PP의 저렴한 소수성, 내화학성을 결합한 스펀지 PP가 기름 유출 청소에 완벽한 흡착재가 되어야 합니다. 이러한 영감을 바탕으로 여기서는 열 유도 상분리(TIPS) 기술27,28,29,30,31,32을 사용하여 PP 스폰지의 제조를 제시합니다. 현재의 PP 스폰지는 다른 소수성 3차원 다공성 물질에 비해 많은 장점을 가지고 있습니다. 1) 모든 화학 물질은 상업적으로 이용 가능하고 경제적이므로 상업적 규모에서도 스폰지 합성이 가능합니다. 2) 스펀지 제조에는 고가의 장치가 필요하지 않으며 이는 이 방법이 산업 생산에 매우 적합함을 시사합니다.