澳洲一大學研究人員開發出了智能管道涂層,可以去除水中的汞

來源:慧正資訊 2022-03-22 19:03

慧正資訊:澳大利亞弗林德斯大學的研究人員最近開發了一種用于管道的智能涂層,可以去除水中的汞,同時防止腐蝕和溶劑損壞。據報道,該涂層還可以防止混凝土表面的酸和水損壞。

這篇題為“用硫磺和雙環戊二烯制成的共聚物涂覆表面的工藝”由 Maximilian Mann、Bowen Zhang博士、Samuel J. Tonkin、Christopher T. Gibson、Zhongfan Jia、Tom Hasell博士和Justin M. 撰寫,最近發表在《聚合物化學》(Polymer Chemistry)雜志上。

關于這種涂層

“這種新涂層很容易由元素硫和二環戊二烯(DCPD是石油精煉的副產品)制成,它具有多功能性,使我們能夠以各種有用的方式使用它,并用于更持久的工業產品和組件,”弗林德斯大學博士生和主要作者Mann說?!斑@個令人興奮的新研究領域將基礎化學擴展到了幾個實際應用中?!?/p>

“制造涂層的方法比以前用于相關涂層的方法更安全。該團隊開發了一種低溫過程來防止失控反應,”共同作者利物浦大學研究員Bowen Zhang博士補充道。

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根據這項研究,在140攝氏度(284華氏度)的固化過程后,由于硫與DCPD之間的反應,該材料變得不溶并耐酸和溶劑。然后,研究人員在硅膠上涂上可溶性低聚物,以測試汞從水中的去除情況。

將100毫克涂覆的二氧化硅添加到水和汞的溶液中,然后使用上下混合器攪拌。重復該測試,涂層顯示出“高效”的汞吸收,未固化樣品在兩小時內去除了超過 99%的汞,同時固化樣品去除了至少92%的汞。

為了測試涂層對腐蝕和溶劑的保護,該團隊將涂層技術應用于金屬、混凝土和聚氯乙烯。此外,還將其應用于水泥,試驗表明,它可以防止酸和水的滲透。

研究小組報告說,涂層可以通過加熱來修復劃痕和其他損壞。由于涂層的化學結構,這一過程可能會發生,從而使硫鍵被破壞和重組。

弗林德斯大學納米科學與技術研究所教授查爾克說:“智能涂層的獨特化學成分能夠保護基材,主動去除水和油中的有毒汞物質,并且可修復,從而確保其可持續性?!?.

“該涂層具有耐溶劑性,還可以去除油水混合物中的汞,這對于石油和天然氣行業的修復非常重要?!?/p>

該研究是在英國利物浦大學Hasell實驗室的交流中進行的,這是一個正在進行的合作,一部分是在Chalker實驗室和Hasell實驗室之間進行的合作,該項目是由澳大利亞研究委員會資助的。

其他管道涂層研究

2018年,西南研究院(Southwest Research Institute)的研究人員宣布,他們開發了一種用超疏水涂層保護管道內部的方法,他們認為這種方法可以防止水下管道內水合物晶體的聚集。

SwRI的 Lotus 系列涂料因其超疏水特性而得名,可在專業車間使用等離子沉積工藝進行施工。

“我們使用真空工藝生產這些涂層,其中等離子體(一種由自由電子加上電離原子和分子組成的物質狀態)在整個管道被點燃,同時引入一種或多種化學物質,”, SwRI的科學家Michael Miller解釋說?!霸撨^程選擇性地將化學物質分解成離子,然后加速到管道表面,在那里它們立即進行聚合,形成一層薄的、玻璃狀的、耐用的涂層?!?/p>

開發該涂層系列的科學家表示,可以根據它們所要服務的功能對它們進行操作以展示出不同的表面特性。

當水與某些氣體結合時,會在低溫管道中形成水合物,形成冰狀晶體,在水的冰點以上可以保持固態。當它們形成堵塞時,它們會給管道內部帶來問題,需要昂貴的干預措施來消除它們。水合物最有可能在海底管道等高壓、低溫環境中積聚。

SwRI指出,水合物通常是通過化學添加劑或加熱夾套來防止的,這成本很高。SwRI當時正與一家能源服務公司合作,將Lotus涂層工藝商業化,用于管道建設。SwRI表示,管道內的Lotus涂層還可以防止石蠟和其他可以在深油井內積聚的物質的積聚。

那年晚些時候,曼徹斯特大學和TWI Ltd.的研究人員開發了一種將石墨烯加入聚合物襯里的方法,可以延長海洋管道的使用壽命。

這項發表在Advanced Materials Interfaces上的研究表明,如果將石墨烯與塑料混合,或者如果使用單層石墨烯,氣體仍然可以通過,這可能會隨著時間的推移損壞鋼材。

但是,當研究人員將一層薄薄的石墨烯納米片層壓到聚酰胺11(一種傳統上用于這些管道襯里的塑料)上時,該團隊能夠創造出充當隔音屏障的結構。該材料在60攝氏度、比大氣壓力高400倍的壓力下進行測試。結果如何? 與單獨使用 聚酰胺11相比,二氧化滲透減少90%以上。硫化氫的滲透降低到無法檢測到的水平。

石墨烯柔韌透明,導電率比銅高,可用于阻擋氦氣,這種氣體以極難阻擋而著稱。

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