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纺织、钢铁、冶金、石化等工业的快速发展,产生了大量含油废水,造成严重的水污染,危害生态平衡和人类健康与安全。因此,如何高效快速地处理含油废水,是当前亟待解决的重要环境问题。传统秸秆、活性炭、织物等吸附材料和普通膜过滤材料,吸附量低、油水选择性较差、易污染并且回收后难以再次使用,易造成二次污染。因此,急需开发一种新型油水分离材料。商用聚氨酯与三聚氰胺海绵因具有较高孔隙率、较长孔道,是理想的吸油材料,但其具有双亲性,无法将油水分离。1997年德国植物学家Baethlott发现“荷叶效应”,通过调节表面化学组成与结构实现超浸润特性,随后仿生超疏水自清洁材料取得迅速发展。对商用海绵表面进行浸润改性,可选择性地单一吸附油或水,快速实现油水分离。特别是压缩排出油污后可循环使用,因而成为油水分离领域的研究热点之一。针对不同环境油水混合物,目前可分为超亲水-水下超疏油海绵分离水面浮油、乳化油等和超疏水-超亲油海绵原位分离水面层油。本文首先通过“模传递?表面嵌入”的方式以多孔糖模板为模板,成功将无机纳米颗嵌入到环氧树脂骨架表面,制备超亲水/水下超疏油环氧树脂复合海绵,考察了不同无机氧化物的嵌入对环氧树脂海绵力学性能及油水分离效率的影响。其次通过相同方法制备了疏水亲油性Graphene-PDMS海绵,考察了Graphene对PDMS海绵力学性能、润湿性和对油吸附性能的影响。因油黏附问题,最后制备了Ag-PDMS海绵,研究不同种类的纳米银对PDMS海绵导电性的影响,探究导电PDMS海绵对抗油黏附的影响。主要研究结果如下:(1)通过“模传递?表面嵌入”的方式和多孔糖模板的方法成功制备了SiO2、TiO2、La2O3嵌入环氧树脂表面的超亲水-水下超疏油海绵,并且具有三维多孔的结构。通过对固化剂种类及配比的研究,证明聚醚结构可以有效提高环氧树脂的柔软性,并且环氧树脂∶聚醚胺D400∶聚醚胺D2000为1:0.3:0.7为制备柔性环氧树脂海绵的最佳配比。通过对无机纳米颗粒嵌入环氧树脂/聚醚胺海绵的力学测试,结果显示掺杂少量的La2O3(0.16 wt%)可以显著提高环氧树脂海绵骨架的力学性能。进一步测试分析证明La2O3在嵌入环氧树脂表面的同时与环氧树脂发生化学结合,形成稳定的C-O-La化学键。Epoxy/PEA-La2O3海绵油水分离效率大于95%,10次循环使用分离效率稳定且通量达到2800 L·m-2·h-1以上,说明该海绵具有良好的稳定性和重复使用性。(2)通过相同方法制备了具有三维多孔结构的Graphene-PDMS海绵,通过亲疏水性的测试表明海绵具有良好的疏水性与优异的水下超亲油性能,仅需4秒就可以使水中油吸附完全,不仅能够吸附浮油同时也能吸附重油。石墨烯的修饰可以显著提高PDMS海绵骨架的柔软性,达到80%应变时,仅需0.4 MPa,是PDMS海绵所需负荷的一半。在油水分析测试中,PDMS海绵与Graphene-PDMS海绵的吸附容量在400%1500%之间,而后者对于密度较低的油或有机溶剂具有明显优势。在循环测试中,两种海绵具有共同的特点,对于黏附性较低的油,可以保持稳定的吸附容量,而对于黏附性较大的油,则吸附容量下降明显,不利于海绵的循环使用。(3)为解决油黏附的问题,拟采用电致焦耳热效应,降低油的粘度,从而降低黏附。研究中将对不同种类纳米银嵌入PDMS海绵骨架的导电性能研究证明Ag NPS无法形成导电通路,而Ag flakes可以形成导电通路,进一步添加Ag NWs可以提高PDMS海绵的导电性能。经过力学性能测试,Ag flakes-PDMS海绵在80%形变时抗压负荷达到2.8 MPa(PDMS海绵为0.8 MPa),纳米银的加入,降低了海绵骨架的柔软性。但是从100次的循环压缩曲线可以吻合表明,海绵具有良好的弹性。对海绵导电产热研究,Ag flakes与Ag NWs的接触不稳定,在施加较大电压时,会产生弱电火花,降低了电路的稳定性,因此需要进一步提高Ag flakes与Ag NWs的接触,保证导电通路的稳定畅通。