韓國科學技術研究院 (KIST) 水資源循環研究中心的 Seunghak Lee 博士、Jaeshik Chung 和 Sang Hyun Kim 使用可以精確觀察微觀流體流動的微流體系統觀察了油和水在各種條件下如何在多孔介質中相互作用。

他們在類似于真實地下水流的恒定壓差條件下進行了實驗，發現油更容易從疏水表面逸出，而更多的油則滯留在親水表面上。這些觀察結果已通過非混相驅替分析模型得到驗證。

該研究成果發表在《npj Clean Water》雜志上。

一種常用的油水分離方法是使用吸附油的疏水材料。研究人員通過仔細觀察發現，結果與他們的預期相反。他們發現，在流經地下水等多孔介質的條件下，親水表面（即那些容易與水分子結合的表面）更容易吸附油。

在疏水材料中，水與油接觸界面處的接觸角比親水介質中的更大。這降低了界面處的毛細管壓降，但增加了流體粘度引起的壓差，進而增加了孔隙中流體的速度。孔隙中水流的加速導致更多的油溢出。

而在親水性材料中，在同樣的壓力條件下，由于孔隙中的流速相對較低，油被擠出的程度較差，導致大量的油殘留。

本研究超越了簡單的流體行為分析，為地下水中污染物的遷移和沉降提供了新的解釋框架。研究結果有望促進滲透式反應墻（PRB）等污染防治設施的有效設計和運行，以控制軍事基地和加油站等地下水中常見的石油污染。

韓國科學技術研究院的 Jaeshik Chung 博士說：“地下水修復不僅僅是材料科學的問題，而是一種具有代表性的多物理現象，涉及流體流動和界面反應的復雜相互作用。”

“這項研究不僅可以應用于地下水修復，還可以應用于多孔介質中的各種不混溶置換過程，例如提高采收率（EOR）和碳捕獲與儲存（CCS）。”

韓國科學技術研究院的李承學博士表示：“這一成果表明，在某些條件下，地下流體的流動行為可能與現有的科學理論完全不同。這項研究為更精確地控制地下環境奠定了科學基礎。”

更多信息： Kyung-Jin Lee 等人，利用微流體實驗重新探討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