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随着我国经济的快速发展,石油的生产和消费量逐年递增,而各类溢油事故造成了大量的水体污染,因此开展高效吸油材料的研究具有重要的现实意义。一种理想的吸油材料应具有以下性能,具有较高的吸油倍数高,保油性能好,油水选择性强,浮力好,成本低,能够多次重复循环利用并且可生物降解。基于此,本文首先选取商用的聚丙烯纤维,通过接枝改性,制备了一种高效的吸油材料。然后,以天然材料木棉纤维为基体,通过物理、化学以及生物改性方法,制备了不同的木棉纤维吸油材料。同时,用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角(CA)等表征手段对材料改性前后的官能团、微观形貌以及表面润湿性的变化进行了考察,并结合材料的吸附动力学和吸附等温线研究,初步探讨了木棉纤维的吸油机理。主要研究结果如下:(1)采用悬浮聚合的方法合成了聚丙烯纤维接枝聚甲基丙烯酸丁酯(PP-g-PBMA)吸油材料,该材料对柴油、大豆油和润滑油的吸油倍率分别为25.74、33.56和38.90 g/g,而原聚丙烯纤维对柴油、大豆油和润滑油的吸油倍率仅为11.43、15.93和22.32 g/g。PP-g-PBMA具有较高的吸油速率,30s内可吸附最大吸油倍率80%的油量,且在5 min时可达到吸附平衡。(2)天然木棉纤维中纤维素、半纤维素、木质素的含量分别为66.75%、15.09%、8.10%。FT-IR结果显示天然木棉纤维中含有大量的羟基,SEM结果显示出天然木棉纤维表面光滑且具有独特的中空管状结构。它与去离子水及柴油的接触角分别为114.7°及0°。木棉纤维对柴油、大豆油和润滑油的饱和吸附量分别为27.55 g/g、38.28 g/g和43.57 g/g,在5 min左右就可以达到吸附饱和,吸附过程符合Lagergren准二级动力学方程。(3)采用浸涂和化学改性方法成功制备了具有高粗糙度和低表面能的FTS(1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷)改性石墨烯浸涂木棉纤维吸油材料(FGRKF),并探讨了最佳的制备条件。FT-IR显示其含有Si–O–Si和C–F官能团,XPS分析结果在FGRKF表面检测到了C、O、Si和F元素,证明了石墨烯和FTS都成功负载在木棉纤维的表面。该材料对柴油、大豆油和润滑油的吸油倍率分别为50.74 g/g、61.08 g/g和68.26 g/g。经过8次重复利用后,FGRKF对柴油、大豆油和润滑油的吸附量均保持在原来的85%以上。(4)采用化学改性方法制备了超疏水二氧化铈改性木棉纤维(SCMKF)吸油材料,该材料对柴油、大豆油和润滑油的吸油倍率分别为48.65 g/g、58.17g/g和62.57 g/g。SCMKF对柴油、大豆油和润滑油的吸附过程符合Lagergren准二级动力学方程,适用于Freundlich等温式,在3 min左右达到吸附饱和。SCMKF具有良好的循环利用能力。(5)利用生物改性的方法制备了纤维素酶改性木棉纤维(ANCMKF)吸油材料,并用响应曲面设计方法探讨了最佳的制备条件。最佳制备条件如下:酶投加量为0.04 g、反应温度为45.6 oC、反应时间为5.41 h,此时ANCMKF对柴油、大豆油和润滑油的吸油倍率分别为41.10 g/g、54.11 g/g和60.45 g/g,吸附过程符合Lagergren准二级动力学方程。(6)石墨烯浸涂木棉纤维、二氧化铈改性木棉纤维和纤维素酶改性木棉纤维的生产成本分别为11065、9495和8825元/t,综合考虑三种木棉纤维的吸油效果、回用性能以及成本,纤维素酶改性木棉纤维是一种值得推荐的环保材料。