海上漏油事故的发生以及工业废水和生活污水的大量排放,对环境造成了巨大的危害,严重危害到动物和植物的生长以及人们的身体健康。因此研究油水分离技术在工农业生产和日常生活中具有重要的应用。近年来,由于仿生界面油水分离材料具有很高的处理效率,因此引起了人们的广泛关注,但是现有的仿生界面材料价格较高,限制了其应用。纤维素是世界上第一大可再生资源,是自然界取之不尽、用之不竭的碳水聚合物之一。本论文利用纤维素制备具有三维多孔结构的仿生界面油水分离材料,实现油水的高效分离和材料的循环利用。研究的主要内容如下:(1)选择脱脂棉作为纤维素原料,NaOH/Urea/H2O溶液作为纤维素溶剂。首先通过溶胶-凝胶和冷冻干燥的方法制备纤维素气凝胶;然后把Fe3O4纳米颗粒负载在纤维素气凝胶的表面,在气凝胶表面构造出微纳米结构;最后选用低表面能物质十六烷基三甲氧基硅烷通过硅烷化反应疏水改性气凝胶。从SEM、XPS、接触角等的测试结果得知气凝胶表面具有粗糙的微纳米结构,并且证明了气凝胶与十六烷基三甲氧基硅烷发生了化学反应,从而使气凝胶具有超疏水性,并能够实现油水混合物的选择性分离和油品的快捷回收。(2)纤维素与壳聚糖结构相似、相容性较好。壳聚糖可以在气凝胶表面自装成颗粒,增加气凝胶表面的粗糙度,但是壳聚糖气凝胶力学强度低。纤维素气凝胶力学强度大,但是表面光滑。结合纤维素与壳聚糖的优点制备具有粗糙的表面和高强度的纤维素/壳聚糖复合气凝胶。首先分别制备纤维素溶液和壳聚糖溶液,然后通过溶胶-凝胶和冷冻干燥的方法制备纤维素/壳聚糖复合气凝胶,最后选用低表面能物质硬脂酸钠通过静电作用疏水改性复合气凝胶。结果表明纤维素/壳聚糖复合气凝胶具有粗糙的表面,并且证明了气凝胶与硬脂酸钠发生反应,使气凝胶具有超疏水性,并能够实现油水混合物的选择性分离和油品的快捷回收。(3)纤维素/壳聚糖复合气凝胶具有一定的疏水性,为了提高复合气凝胶的亲水性,向纤维素/壳聚糖复合溶液中加入环氧氯丙烷,使纤维素和壳聚糖上的羟基更多的暴露出来,使复合气凝胶具有超亲水性、自清洁性和水下超疏油性,并能够实现油水混合物的选择性分离和油品的快捷回收。