萝藦绒(Mj-fibers)系我国特色中草药萝藦植物的种子绒毛纤维,具有高中空异形结构特征,资源丰富;但其不含药用活性成分,被视为低值伴生物,尚未加以利用。本论文首次系统制备了萝藦绒纤维及其活性炭纤维,并对各自结构与吸附性能做了基础性研究。本课题的实施可为生物质原生纤维的深加工和高值化再利用提供有效借鉴,具有重要的学术和实用价值。1、萝藦绒纤维的系统表征:系统测定该纤维化学组成分及含量,对其微观结构、表面化学结构、聚集态结构和热稳定性进行全面测试与表征。结果表明:萝藦绒是一种以纤维素和半纤维素为主的天然纤维,具有高度中空(>90%)和截面异形(“十字花”型)结构特征,其力学性能较差,但具有超轻蓬松特性,密度可达0.33 g/cm3;此外,纤维表面富含蜡质,使其具有优异的亲油疏水性,与纯水静态接触角为105.4°。2、萝蘼绒的吸油及油水分离性能:基于萝藦绒中空疏水特性,将其应用于吸油和油水分离,系统分析纤维对不同油剂的静态吸油性能、保油性能及重复使用性,同时构建纤维过滤体系探究其油水分离能力。结果表明:萝藦绒与不同油剂静态接触角均为0°,纤维间隙及其中空结构特性使其对于植物油、机油和柴油油剂饱和吸附倍率高达81.52、77.62和57.22 g/g,满足准二级动力学方程,12 h重力沥干后保油率仍达79.1%、75.4%和72.0%,经8次循环使用吸油倍率分别下降23.4%、22.2%和20.7%;此外,纤维具有较高的油水分离性能,4次过滤后分离效率可达98%。3、萝藦绒活性炭纤维的制备与表征:以萝藦绒为原料,采用NaOH去除纤维表面蜡质,而后采用高渗性复配磷酸活化液处理萝藦绒,最终经过预氧化、炭化等工序制备出萝藦绒活性炭纤维。采用SEM及EDS观察发现,制备的MACFs呈中空管状,内外表面明显刻蚀,研磨后呈“积炭状”,表面存在N、P和O元素分布;光谱分析结果进一步表明MACFs表面富含酸性官能团,亲水性好,并具有无序的类石墨微晶化结构。此外,采用BET-BJH方法对炭纤维分析,发现MACF-600性能最优,其孔径和孔容分别达1799.582 m2/g和1.613 cm3/g,并具有发达的介孔结构。4、萝蘼绒活性炭纤维的亚甲基蓝吸附性能:以MB溶液为模拟染料废液,考察不同MACFs吸附性能,并分析其对于MB的吸附性能及机制。结果表明:MACF-600具有最佳吸附性能,其吸附过程符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型,以物理吸附为主,理论最大吸附量达947.37 mg/g;热力学分析结果表明,吸附吉布斯自由能△G0<0,吸附焓变△H0>0,表明吸附系自发过程,与温度直接相关;同时,染液pH的降低及电解质浓度升高均会降低炭纤维为表面负电势从而抑制MACFs对MB吸附性能;此外,MACFs对于高浓度MB废液具有优异动态过滤性能。综上,萝藦绒纤维自身具有的高中空、纵向异形、端部开口、表面疏水等特征,赋予其高效的吸油和油水分离性能;基于磷酸活化热处理制备的活性炭纤维具有高中空、双表面结构特征,形成了发达孔隙结构,用于亚甲基蓝的吸附表现出优异性能。本论文的研究将为油污及染料废水的治理提供了新方案,同时还拓宽了高性能生物质活性炭纤维的前驱体来源,亦对萝藦绒的高值化利用具有重要意义。