哈工大城市水资源与水环境国家重点实验室尤世界教授团队研发出涡流锚固过滤技术 用于复杂水动力条件下高效清除油类污染

哈工大全媒体（刘培香 于源/文 于源/图）近日，我校城市水资源与水环境国家重点实验室尤世界教授团队研发出一种仿生涡流锚固过滤器（Vortex-anchored filter, VAF），实现了复杂流动水体中悬浮油、乳化油和溶解油类污染物原位、高效、稳定捕集清除，相关研究成果以《受深海玻璃海绵启发的过滤器用于湍流条件下油类污染物清除》（A filter inspired by deep-sea glass sponges for oil cleanup under turbulent flow）为题发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。

石油污染是全球区域性污染事件，社会、环境、生态影响大，年经济损失达百亿美元。因此，石油污染修复是行业重大需求，是石油工业可持续发展的重要保障。在实际应用中，拦截和吸附一直是油类污染物捕集和清除的主要策略。然而在复杂的水动力条件下，捕集设备易受湍流曳力干扰而导致结构失稳、界面传质阻断和逃逸泄漏等问题。如何实现复杂流场尤其是湍流条件下油类污染物高效稳定捕集，是当前全球面临的共性技术难题。 

受深海玻璃海绵启发的涡流锚固过滤器用于复杂水动力条件下油类污染物捕集

深海玻璃海绵（又称“维纳斯花篮”）是一种在1000m水下固着生长存活上万年的生物，在适应恶劣环境的自然选择过程中演化出独特的结构，对复杂流态和贫营养环境具有良好的适应性。受这一现象启发，尤世界教授团队创新提出了一种仿玻璃海绵涡流锚固过滤器（VAF）并利用3D打印技术进行重构，解析了内棋盘网格+外脊螺旋复合结构对外部湍流能量削减转化形成内部小尺度涡流的多物理场场协同机制，赋予了VAF卓越的流体动力学稳定性、高效的界面传质特性和更长的内部停留时间，实现了亚临界至超临界流态范围内稳定捕集浮油、乳化油和溶解油，捕集率高于97%。该研究体现了环境工程、流体力学、生物物理学和仿生学的深度交叉融合，为解决复杂水动力环境下的油类污染原位捕集和水环境修复提供了全新的思路和方法。

我校城市水资源与水环境国家重点实验室为论文第一完成单位，尤世界教授为论文唯一通讯作者，于源助理研究员为论文第一作者。该研究得到国家自然科学基金、中国博士后基金和黑龙江省博士后基金的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-024-55587-y