人类日常生产生活都会产生大量的含油废水,而排放未经处理的含油废水会对水环境产生严重的危害,进而威胁人类自身健康。因此油水分离技术具有重大研究意义。近年来,具有特殊润湿性的功能性材料应用于自清洁、防冰、印刷、水收集、液体转移、油水分离等各领域,特殊润湿材料由此得到了快速的发展。其中超亲水水下超疏油材料为当前特殊润湿性材料的研究新热点。由润湿性理论可知,在空气中的超亲水表面在水下也可以呈现超疏油性质。在此理论基础上,本文通过简单的溶液浸泡法制备了两种超亲水水下超疏油石英砂材料,并进行了一系列油水分离研究,具体内容如下:(1)通过壳聚糖改性方法制备超亲水水下超疏油石英砂滤料的研究。通过SEM扫描电镜结果可知壳聚糖改性石英砂滤料表面覆盖有一层有机薄膜。经XPS光电子能谱分析,表明壳聚糖已结合在石英砂滤料的表面。通过FTIR红外光谱分析,说明壳聚糖上面的部分氨基与戊二醛的醛基基反应。通过测量石英砂颗粒的水下油接触角,壳聚糖改性石英砂滤料的水下油接触角为达到水下超疏油的水平。(2)通过马铃薯废渣改性方法制备超亲水水下超疏油石英砂滤料的研究。利用水性聚氨酯的黏附能力,将马铃薯废渣黏附在石英砂滤料表面,其构造出的纳米结构进一步增大改性后石英砂的水下疏油能力。SEM扫描电镜结果可以看出马铃薯废渣改性石英砂滤料表面包覆有一层有机薄膜,且附着大量微米级微观结构,应为水性聚氨酯黏附的纳米二氧化硅及活化马铃薯废渣,提高了马铃薯废渣改性石英砂的亲水性,进而提高其水下疏油性质。经XPS光电子能谱分析,马铃薯废渣改性石英砂滤料表面出现了属于水性聚氨酯的N元素特征峰,且马铃薯废渣改性石英砂滤料表面C元素和O元素的含量明显上升,表明马铃薯废渣成功附着在石英砂滤料表面。通过FTIR红外光谱分析,低温碱活化的马铃薯废渣中,绝大多数半纤维素和木质素被去除,也未引入新的基团,说明其改性机理为水性聚氨酯起到了粘附剂的作用,把石英砂和马铃薯废渣改性剂很好的粘附在一起。最终测量所得马铃薯废渣改性石英砂滤料的水下油接触角达到了水下超疏油的水平。(3)通过穿透实验,说明两种改性后的石英砂在空气中穿水的速度比未表面改性的石英砂快,进而说明其亲水性提高。另外,经水润湿后,两种表面改性石英砂穿油的速度却比未表面改性石英砂慢,说明其水下疏油性提高。从定性的角度说明了改性滤料的超亲水水下超疏油性质。(4)通过对含油废水的过滤实验,说明壳聚糖对含油废水具有良好的去除能力,与未改性石英砂相比,其对含油废水的去除率提升了接近一倍。马铃薯废渣改性石英砂对含油废水的去除能力比未改性石英砂略好,但提升很有限。(5)通过对油水混合物的过滤实验,说明对机油和菜籽油来说,两种表面改性的石英砂对1:20体积比的混合油经过滤后,具有很高的去除率。跟未改性石英砂相比,两种表面改性的石英砂其油水分离能力得到了很大的提高。对正己烷来说,表面改性的石英砂去除效果相对于未改性石英砂,其油水分离能力也有所提高。(6)通过一系列稳定性测试,表明即便在一些极端环境中,改性后的石英砂在水下的油接触角也比未改性石英砂的水下油接触角大。具体体现为,即便是耐酸性较差的壳聚糖改性石英砂在pH=1的强酸环境中,其水下油接触角也高达远远高于未改性石英砂的水下油接触角。