进入工业化以来,人类对化石燃料的需求逐年增加,但随之而来的是开采使用过程中各种石化产品的污染问题,尤其石油泄漏以及未经处理的工业有机溶剂的随意排放,都会对生态环境造成严重的污染。如何将油与水进行有效的分离已经成为目前最亟待解决的问题之一。具有特殊浸润性的材料,尤其是疏水亲油材料是当前油水分离领域中最具研究价值和应用潜力的一类材料,对这类材料的开发使用将对未来油水混合物中有效分离出有油以及油类资源的回收再利用产生不可估量的价值。本研究以三维多孔三聚氰胺海绵(MS)为基底材料,通过氧化石墨烯复合甲基氯硅烷以及聚二甲基硅氧烷复合甲基氯硅烷作为改性试剂并与基底结合的方式制备了两种不同的超疏水超亲油海绵材料,并对其相关性能进行了详细研究,具体工作内容如下:(1)首先,我们采用改进的Hummers制备一种性能优异的氧化石墨烯(GO)。然后,将密胺海绵浸渍在GO溶液中,接着使用三种不同的氯硅烷对GO涂层海绵进行浸渍修饰。发现不同的氯硅烷修饰的海绵表面形态完全不同,分别呈“点,线,面”三种形态。进一步选取可在海绵表面产生三维“面”状结构修饰剂甲基三氯硅烷(MTS)作为最优疏水改性试剂,考察MTS浓度对改性界面形貌影响。随着MTS浓度从一较低水平(0.006%)逐渐增加,材料的疏水性能也逐渐增加,当MTS浓度达到0.1%时,密胺海绵表面生成了具有“水母”状的微纳米粗糙结构,从而使得样品对水的接触角达到155°左右,即成功制备了一种疏水性能了良好的GO@MTS@MS材料。(2)为解决GO@MTS密胺海绵表面涂层容易脱落问题,我们将具有胶连作用的聚二甲基硅氧烷(PDMS)引入到疏水海绵的制备当中。当PDMS浸渍次数达到2次,浸渍浓度达到2%(m/m)时,海绵骨架表面会产生一层牢固的PDMS缓冲层,有效防止了MTS水解产生的聚硅氧烷粉末的脱落,增强了材料表面疏水涂层的稳定性,同时也保持了材料的疏水特性,即成功制备了一种稳定性更加优异的PDMS@MTS@MS材料。(3)对于GO@MTS@MS材料,其对油品和有机溶剂的吸附能力可达自身重量的50-100倍,吸附能力与有机物密度和粘度呈正相关。在引进齿轮泵构建简单的油水分离系统后,该材料能够实现原位油水分离效果。由于密胺海绵本身具备耐火性能,经改性后的疏水密胺海绵可实现在燃烧油品的回收中短期使用,对于燃油回收具有重要的应用潜力。通过模拟对地下水中LNAPL的回收,展现了GO@MTS密胺海绵具备了用于地下水修复的潜能。(4)对于PDMS@MTS@MS材料,由于其稳定性的增加,海绵通过油水分离系统在长达100小时的时间内连续吸油过程中仍能保持稳定的吸油通量和较高的选择吸附性。同时,PDMS@MTS改性密胺海绵在酸性和碱性的水溶液中浸泡一周,仍表现出超疏水性,这说明该改性方法制备的密胺海绵具有良好的耐酸碱性能。超疏水PDMS@MTS密胺海绵由于PDMS的加入导致密度增大,其吸油率为自身重量的44-97倍,相比于GO@MTS海绵,其吸附能力稍有下降。这些结果都表明超疏水超亲油PDMS@MTS海绵具有稳定的油水分离性能。实验表明以密胺海绵为基底材料制备的疏水材料具有诸多优异特性,如良好的疏水性、弹性以及稳定性等。我们将制备的两种疏水材料应用到油水分离中,结合齿轮泵或自吸泵构建简单的油水分离系统,即可实现含油废水原位高效分离和油品的回收再利用。总而言之,本文研究制备的两种超疏水海绵展现了疏水亲油材料重要的理论研究意义和实际应用价值。