一、研究背景

包括家庭、农业和工业发展在内的社会各个方面都需要能源，持续增长依赖于不断增加的能源供应。石油是世界上最重要的化石能源之一，原油开采和运输行业的规模也随之增加。然而，随着石油工业的扩张，事故和原油泄漏的风险也在增加。根据国际油轮船东污染联合会（ITOPF）的数据，从2010年到2017年，总共发生了53起大规模漏油事件，向海洋释放了约4.7万吨原油。1吨原油在水面上形成约12平方公里的油膜，对海洋生态造成严重和长期的破坏，对生物产生重大的有害影响，并造成资源的损失。由于原油对环境生物和人类的负面影响，迫切需要一种高效、经济的溢油修复技术

对于含水环境中的溢油，最常用的油水分离方法可分为三大类：生物处理、化学处理和物理/机械处理。具体举例包括生物氧化分离、酶处理；混凝剂处理；电分离、原位燃烧；重力分离、撇脂器分离、过滤分离、离心分离、吸附分离等。然而，化学方法和生物方法也会造成二次污染，并且对取水、专业维护和基础设施成本要求高传统物理方法分离效率低，收集到的溢油仍是油水混合物，后处理复杂。普通吸油方法的这些缺点需要采用替代方法来克服。一种理想的方法应包含以下几个方面：(1)高速吸附以减少油的扩散和风化；(2)高油水分离效率以采油；(3)对海洋生物无害；(4)适合大规模应用且易于操作；(5)能够在恶劣的海洋条件下工作

近年来，具有疏水和亲油特性的新型吸附剂由于满足上述条件而受到其他处理方法的青睐。吸附剂易于应用，可重复使用，成本低，对海洋生物和环境无毒。然而，由于世界上40%的石油储量是重质原油，其高粘度（室温下103 ~ 105 mPa s）强烈抑制了原油的吸附，这种吸附依赖于范德华力和毛细作用。因此，粘性原油很难捕获，其在吸附剂小孔隙中的扩散速度非常缓慢。这也会使原油难以从吸附剂中排出，降低处理效率，影响吸附剂的回收利用。一个好的解决办法是通过各种热效应对被吸附的原油进行加热，这样可以显著降低原油的粘度，提高扩散系数。

同时，新型吸附剂通常具有丰富的微纳结构，其中一些可以促进原油中长链分子的分解，从而降低粘度。通过改变表面微纳结构，可以改变表面润湿性，使吸附剂具有选择性吸附的能力。此外，微纳结构带来的另一个优势是其更大的比表面积，可以使吸附剂接触更多的液体，提高油水分离效率。这些结构的微/纳米尺度决定了它们可以去除乳液中非常小的油或水滴，并进一步分离油水混合物。此外，吸附剂的微纳结构可以增加毛细力，增加吸附系数，从而提高吸附容量。

本文综述了热辅助原油吸附吸附剂的研究进展。我们首先介绍了相关的研究理论，包括固体表面的亲油性和疏水性，光、电和交变磁场加热的原理，以及温度升高导致原油粘度降低的理论。我们在图1中概述了通过光热加热、交变磁场加热、焦耳加热和复合加热辅助的原油吸附剂。针对所提出的各种吸附剂，讨论了其制备工艺、加热性能、对原油的吸附性能以及小规模的实际应用性能。最后简要讨论了各种加热方法的优缺点，并对该领域的发展前景进行了展望。

图1.不同加热方式对原油热影响吸附去除的研究进展综述

二、摘要

原油是最广泛使用的能源和工业原料之一，对世界经济至关重要，用于生产各种石油产品。然而，原油在开采、运输和使用过程中经常发生泄漏，对环境造成负面影响。因此，对修复泄漏原油的产品有很高的需求。其中亲油疏水吸附剂通过热效应吸附原油，是研究热点。本文首先综述了润湿性理论、各种热效应的加热原理以及通过加热降低原油粘度的理论。然后讨论了不同加热方式的吸附剂，包括光热效应、焦耳热效应、交变磁场热效应和复合热效应。综述了吸附剂的制备方法和吸油性能。最后简要总结了各种加热方式的优缺点，并对未来的研究进行了展望。

三、结论

本文综述了光热效应、焦耳热效应和交变磁场热效应在增强原油吸附和去除方面的研究进展。原则上，加热可以显著降低原油的粘度，并使各种亲油性和疏水性吸附剂的吸附性能增强。因此，使用这种吸附剂，结合加热，是一种从含水混合物中吸收原油的有力策略。尽管取得了令人兴奋的结果，但要制造出实际应用的吸附剂，仍有许多挑战需要解决。

图2.(a) rGO@PLA泡沫的制作工艺示意图。(b)三种不同施加电压下的超疏水rGO@PLA泡沫温度-时间曲线和(c)在10v电压下反复加热-冷却循环下的温度-时间曲线。(d) 10v电压下超疏水rGO@PLA泡沫的热像图。(e)无电压和10v电压下原油液滴在超疏水rGO@PLA泡沫表面的渗透过程(f) GWS的制作工艺示意图。(g)两个MS@RGO巨石的照片显示了它们良好的疏水性和导电性。附图显示了GWS的水接触角，~ 131°。(h)模拟不同电极结构下GWS-x和GWS- ms -x （GWS在此为MS@RGO）上的温度分布。X表示电极的高度。样品厚度为5mm，输入功率为0.094 W cm−3。室温为24℃。(i)分别在0和17 V电压下，通过GWS现场泵送，连续收集海水表面的粘性原油。