超浸润油水分离海绵的制备及应用研究.pdf

中文摘要

海上石油泄漏事故频发以及工业含油废水的排放造成了严重的水污染、环境危

害和资源浪费。随着工业的发展和人类对环境保护的日益关注，人类对清洁水资源

和油类资源的纯度和杂质含量提出了更严格的要求。传统的含油废水处理方法存在

着油水分离效率低、二次污染等问题。因此，亟需开发高效、环保的含油废水处理

技术。将超浸润性海绵材料集成于油水分离设备开发高效、连续化的油水分离装置

对于工业含油废水的处理具有广阔的应用前景。海绵在吸脱附过程中易被油类黏附

导致吸附量下降，且循环吸脱附易导致海绵骨架断裂，因此，抗黏附和高机械耐久

性对于海绵实现连续吸附分离至关重要。目前，利用光热效应降低油的粘度实现海

绵的抗黏附性和连续油水分离的能力是一个有应用前景的技术。基于此，开发抗黏

附、高机械耐久性、油水分离性能强的海绵及油水分离设备对含油废水持续分离有

重要意义。

本文通过多孔糖模板-表面嵌入的方法制备了机械耐久性强、抗黏附的

Cellulose-EpoxyMXene-Epoxy

、等油水分离海绵，通过嵌入亲水性物质和光热纳米

材料调控复合材料的亲水性、力学性能、光热性能以提高复合海绵的连续油水分离

性能以及抗油黏附性，基于此设计了连续化油水分离设备。主要研究内容如下：

1-cellulose

（）通过多孔糖模板表面嵌入的方法成功将纤维素（）嵌入环氧树

脂海绵表面制备了具有三维多孔结构的超亲水水下疏油-Cellulose-Epoxy海绵。孔

结构和力学性能测试表明，嵌入0.33w%的cellulose使复合海绵的中值孔径从

133.21μm增加到163.4μm，孔隙率从64.27%增加到67.64%；压缩60%形变所抵

50.4KPa30.2KPa5060%

抗的应力从降低至，弹性变好。次压缩循环测试发生形

变所需的应力几乎相同，证明了Cellulose-Epoxy海绵的高机械耐久性。Cellulose-

Epoxy95%1093%

海绵油水分离效率在以上，次循环测试其油水分离效率保持在

-2-1

1500LmhCellulose-Epoxy

以上，通量可达·以上，说明海绵具有一定的稳定性

和重复使用性。

2-MXene-Epoxy

（）通过同样的方法制备了三维多孔结构的超亲水水下疏油

0.33w%MXene

海绵，孔结构和力学性能测试表明，嵌入的使复合海绵的孔径中

值孔径从133.21μm增加到142.61μm，孔隙率从64.27%增加到67.15%；压缩

I

60%形变所抵抗的应力从50.4KPa降低至40.2KPa，弹性变好。50次压缩循环后，

应力应变曲线基本重合，显示MXene-Epoxy海绵的高机械耐久性。MXene-Epoxy

95%1090%

海绵油水分离效率在以上，次循环测试其油水分离效率保持在