论文DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132525
【图文摘要】
【研究内容】
近日，东北石油大学石油与天然气化工省重点实验室、化学化工学院陈彦广教授、韩洪晶副教授以及中国科学院大学公旭中教授等共同在环境领域TOP期刊《Journal of Hazardous Materials》发表了题为“Hydrogen bond recombination regulated by strongly electronegative functional groups in demulsifiers for efficient separation of oil–water emulsions”（破乳剂强电负性官能团调控氢键重组对油水乳液高效分离）的论文。该研究通过在破乳剂分子中引入强电负性官能团，强化原子间的电子偏移，实现界面水分子的氢键重组，进而破坏胶质分子间的π-π堆积，实现油水乳液的高效分离。该研究揭示了破乳剂与胶质分子在油水界面的相互作用机制，对油水体系的乳化破乳具有重要意义。
图1 破乳剂结构设计策略及表征
本研究通过丙二醇嵌段聚醚与丙烯酸的酯化反应，引入强电负性氧原子（环氧乙烷、环氧丙烷、酯基和羟基）吸引电子偏移，形成富电子区，促进界面氢键重组。并通过聚合反应进一步优化破乳剂分子的负电势分布以及空间占用，破坏胶质分子间的π-π堆积相互作用。
图2破乳剂在油水界面处的传质行为
含氧破乳剂分子与水分子的结合能（结合自由能和氢键能）高于胶质分子与水分子，可使胶质与水分子之间的氢键断裂。占据较大界面空间破乳剂分子的引入，使胶质分子间的结合能从-2176.06 kJ·mol-1降低到-110.00 kJ·mol-1。值得注意的是，破乳剂与胶质分子间的结合能（-1076.36 kJ·mol-1）远低于胶质分子间的结合能(-110.00 kJ·mol-1)，说明破乳剂会对界面胶质分子进行吸附，进一步破坏胶质分子间的π-π堆积作用，有利于乳液界面结构的破坏，实现油水分离。该研究为石油污染土壤和海上溢油污染的治理提供了重要的理论支持。
【团队介绍】
第一作者：田宇轩，男，博士研究生，现就读于东北石油大学化学化工学院，研究方向为致密油采出液高效破乳研究，目前以第一作者在Journal of Hazardous Materials、Separation and Purification technology等国际期刊上发表论文3篇，以汇报人身份参加“The 2nd Greater Bay Area Symposium on Separation and Purification Technology andthe 2nd Greater Bay Area Symposium on Membranes and Membrane Processes”国际学术会议1次。
联系方式：a1049459814@163.com
通讯作者：陈彦广，“龙江学者”特聘教授，博士生导师，黑龙江省杰出青年基金获得者，黑龙江省青年科技奖获得者，黑龙江省石油与天然气化工重点实验室副主任，黑龙江省石油化工标准化技术委员会副秘书长，黑龙江省化工学会常务理事。主要从事催化材料设计及合成过程调控和污染物控制与资源化等方向的应用基础研究。在Appl. Catal. B、J. Hazard. Mater.、J. Clean. Prod.、Fuel等学术期刊发表SCI论文50余篇；获中国授权发明专利42项；主持国家自然科学基金项目2项，省部级基金和科技攻关项目10余项；获得省部级科技进步二等奖2项和技术发明二等奖1项。
联系方式：ygchen@nepu.edu.cn
通讯作者：韩洪晶，博士生导师，主要从事催化材料设计合成、生物资化工和油田污水处理方面的基础及应用研究。先后主持和参与国家自然基金项目3项，省杰出青年科学基金等省部级基金和科技攻关类项目7项，企业技术研发和横向课题等10余项；在Journal of Hazardous Materials、Energy & Fuels、 Journal of Rare Earths等刊物发表论文30余篇，其中SCI收录论文10余篇；申请国家发明专利30余项，其中已授权18项；获得省部级科技进步二等奖2项，三等奖1项，厅局级科技奖励5项。
联系方式：hjhan@nepu.edu.cn
通讯作者：公旭中，中国科学院过程工程研究所战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心副研究员，中国科学院大学岗位教授。从事多场强化电化学过程、碳基电极材料多尺度结构调控方法、电解槽设计等应用基础研究。建立多场耦合与电极结构调控协同的电化学过程强化方法。通过碳缺陷电荷调控，强化分子与电子传输，提出碳基电极多尺度结构调控策略，形成物理-化学修饰交替改性的跨尺度调控方法。主持4项国家自然科学基金，1项国家重点研发课题，1项科技部国际合作项目，1项科技部科技支宁项目。发表SCI论文90余篇，授权专利20余项，出版3部专著。2020年获得教育部优秀成果二等奖，2021年获中国化工学会科技成果二等奖，2022年获中国循环利用学会三等奖，2020年获中国科学院大学教育教学成果二等奖和校院两级优秀课程奖，2021年获中国科学院大学思政课教学名师奖。
联系方式：xzgong@ipe.ac.cn
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