在可再生资源受到全球性共识的背景下,合理开发木质资源受到很多研究人员的关注。从生物质材料中剥离出纳米纤维素,利用其高长径比、良好的生物相容性、高强度等特点可开发出性能优异的气凝胶材料。本文采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等设备对纳米纤维素气凝胶制备过程中各组分的微观形貌、晶型结构进行表征和分析,通过对纳米纤维素气凝胶最大承载力测定、耐久性的测试、对不同溶剂的接触角测定以及对含不同类型的微/纳米颗粒溶液的过滤分离探讨纳米纤维素的油水分离机理及对微/纳颗粒的拦截性能。本研究得到的主要结果如下:(1)使用杨木木粉作为纳米纤维素的制备原料,经过化学预处理结合离强度超声的纤丝化处理过程,得到的纳米纤维素具有高长径比、反应活性强和易于组装等优点。将不同浓度的纳米纤维素溶液在预冻12小时后再冷冻干燥得到一系列纳米纤维素气凝胶,通过改变纳米纤维素的用量和浓度探索制备具有最佳油水分离效果的纳米纤维素气凝胶的工艺方案。(2)采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、接触角测试仪对纳米纤维素气凝胶的微观形貌和晶型结构以及润湿性能进行表征分析,结果发现:纳米纤维素气凝胶具有超高的孔隙率,且具有特殊的润湿性能,在被蒸馏水润湿后,因为水的疏油性能而具备良好的水下疏油能力,可利用油和水自身重力驱动实现油水混合物的过滤分离,分离速度较快,分离效率可达100%。(3)研究苛刻条件下纳米纤维素气凝胶的油水分离性能。通过配置盐酸、氢氧化钾溶液、氯化钠溶液和油类的混合溶液,研究纳米纤维素气凝胶的分离速度和分离效率,实验表明不同PH环境并不影响纳米纤维素气凝胶的分离速度,也不影响耐久性,分离速度下降情况与蒸馏水中情况类似,下降比例相近,分离效率始终保持100%。二氯甲烷,二氯乙烷,四氯化碳在六种不同环境下接触角值差别非常小,在水下对纳米纤维素气凝胶的润湿情况几乎不改变,一直处于无法润湿的状态,纳米纤维素气凝胶在水下的疏油性能具有普遍性和稳定性。纳米纤维素气凝胶的连续油水分离性能研究表明可一次性分离1975 ml油水混合物,分离效果为19515g/g,可用于连续分离油脂及微纳米粒子。(4)研究纳米纤维素气凝胶对纳米四氧化三铁、纳米钛酸钡、纳米二氧化钛、纳米碳化硅、银纳米线、纳米氧化铁等6种含有微纳颗粒的水悬浊液的过滤分离性能。纳米纤维素气凝胶对微纳米颗粒有较高的分离效率和分离速度,随着纳米颗粒尺寸的增大(银纳米线>四氧化三铁>氧化铁>钛酸钡),分离速度依次增大,并且微纳米颗粒不会堵塞气凝胶的孔隙,可重复循环使用。