微流体技术表明，在地下水修复中，亲水表面比疏水表面能保留更多的油

韩国科学技术研究院 (KIST) 水资源循环研究中心的 Seunghak Lee 博士、Jaeshik Chung 和 Sang Hyun Kim 使用可以精确观察微观流体流动的微流体系统观察了油和水在各种条件下如何在多孔介质中相互作用。

他们在类似于真实地下水流的恒定压差条件下进行了实验，发现油更容易从疏水表面逸出，而更多的油则滞留在亲水表面上。这些观察结果已通过非混相驱替分析模型得到验证。

该研究成果发表在《npj Clean Water》杂志上。

一种常用的油水分离方法是使用吸附油的疏水材料。研究人员通过仔细观察发现，结果与他们的预期相反。他们发现，在流经地下水等多孔介质的条件下，亲水表面（即那些容易与水分子结合的表面）更容易吸附油。

在疏水材料中，水与油接触界面处的接触角比亲水介质中的更大。这降低了界面处的毛细管压降，但增加了流体粘度引起的压差，进而增加了孔隙中流体的速度。孔隙中水流的加速导致更多的油溢出。

而在亲水性材料中，在同样的压力条件下，由于孔隙中的流速相对较低，油被挤出的程度较差，导致大量的油残留。

本研究超越了简单的流体行为分析，为地下水中污染物的迁移和沉降提供了新的解释框架。研究结果有望促进渗透式反应墙（PRB）等污染防治设施的有效设计和运行，以控制军事基地和加油站等地下水中常见的石油污染。

韩国科学技术研究院的 Jaeshik Chung 博士说：“地下水修复不仅仅是材料科学的问题，而是一种具有代表性的多物理现象，涉及流体流动和界面反应的复杂相互作用。”

“这项研究不仅可以应用于地下水修复，还可以应用于多孔介质中的各种不混溶置换过程，例如提高采收率（EOR）和碳捕获与储存（CCS）。”

韩国科学技术研究院的李承学博士表示：“这一成果表明，在某些条件下，地下流体的流动行为可能与现有的科学理论完全不同。这项研究为更精确地控制地下环境奠定了科学基础。”

更多信息： Kyung-Jin Lee 等人，利用微流体实验重新探讨疏水性及其在油保留中的有效性，npj Clean Water (2025)。DOI ：10.1038/s41545-025-00458-2

期刊信息： npj Clean Water