Kinesiska forskare har utvecklat nya magnetiska Janus-partiklar för olje-vattenseparation. Dessa partiklar – hydrofila/oleofila magnetiska Janus-partiklar – kan snabbt och effektivt separera småskaliga oljedroppar från vatten.

Oljeföroreningar har blivit en global utmaning. I praktiken, oljor klassificeras vanligtvis som flytande oljor, dispergerade oljor, ytaktiva ämnen stabiliserade oljedroppar och ytaktiva ämnen fria mikro-skala små oljedroppar. På senare år har många ansträngningar genom kontroll av ytvätbarheten för att uppnå effektiv separation av flytande oljor, dispergerade oljor och även ytaktivt stabiliserade oljedroppar har gjorts. Dock, Separationen av små oljedroppar från vatten har ofta förbisetts.

Mikroskalade oljedroppar med diametrar mindre än 20 μm är mycket stabila i vatten. Många utmaningar kvarstår när man använder traditionella metoder och supervätbara material för att separera dessa mikroskaliga oljedroppar från vatten.

Nyligen, forskare från det tekniska institutet för fysik och kemi vid den kinesiska vetenskapsakademin (TIPCCAS) har utvecklat en emulsionsgränssnittspolymerisationsmetod för att syntetisera anisotropa Janus-partiklar med kontrollerbar topologisk och kemisk anisotropi.

Denna metod kan även utvidgas till tillverkning av stora ytor av tvådimensionella Janus-filmaktuatorer.

På grundval av dessa studier, forskarna syntetiserade nyligen hydrofila/oleofila magnetiska Janus-partiklar genom emulsionsgränssnittspolymerisation och gränssnittssammansättningen av Fe3O4-nanopartiklar, förverkliga den snabba och effektiva separeringen av mikroskaliga små oljedroppar från vatten.

När de hydrofila/oleofila magnetiska Janus-partiklarna tillsätts till olja-i-vatten-emulsionen och därefter skakas i en minut, den ursprungligen stabila emulsionen bildade snabbt skikt.

Efter manipulation med ett magnetfält, den övre oljefasen kunde snabbt attraheras mot magneten. Hela processen genomfördes på två minuter. Separationen uppnådde en hög effektivitet (> 99%) och är tillämplig på olika oljor och olika oljeinnehåll.

Forskare fann också att den oleofila ytan på Janus-partiklar var fördelaktig för att fånga ett stort antal små oljedroppar för att få dem att smälta samman. Till sist, som ytaktiva molekyler, dessa Janus-partiklar kan adsorberas vid gränsytan mellan stora oljedroppar för att stabilisera dem.

Dessa Janus-partiklar kan självmonteras på gränsytan mellan de större oljedropparna med deras oleofila konkava yta mot oljefasen och deras hydrofila konvexa yta mot vattenfasen.

Dessa partiklar är en bra kandidat för användning vid rening av industriellt avloppsvatten och vattenrening.