1. 研究目的与意义
生活和工业废水排放以及石油开采和运输过程中频发石油溢油事故，导致严重的水污染和生态问题。传统的处理含油废水的方法，如重力分离、离心、浮选、生物修复、原位燃烧或利用电化学分离等存在一定的局限性，且效率低，容易产生二次污染，成本也太高。物理吸附是其中一个最有前途的废水处理方法，因为它易于操作，成本低，效益好，同时还很环保。在众多石油吸附剂中，3D多孔材料具有特殊的润湿性，因为它们高度多孔结构，较大的比表面积和高吸收能力。然而，传统的3D石油吸附材料，如硅胶海绵，碳气凝胶，合成聚合物等制造过程复杂，而且力学性能差，或者环境相容性差。基于以上问题，本课题采用一种新颖的方法制备3D石油吸附剂。选定自然界中可再生的天然生物质材料巴沙木为原料，在DES溶液中浸渍构建3D多孔木材，然后硅烷改性制备具有水油分离吸附特性的3D多孔材料。
2. 国内外研究现状分析
目前，用于石油吸附的3D多孔材料主要有纳米纤维素、超润湿多孔材料等。 纳米纤维素材料：纳米纤维素是一种新的有前途的纤维素材料家族，其纤维素纤维宽度在纳米范围内(即2~100纳米)。Liu,H等人开发纤维素气凝胶, 纳米纤维素衍生物的结合产生具有相互关联的三维多孔的特点的气凝胶类型材料，如高多孔性,大的比表面积,和低密度与良好的的天然优势的纳米纤维素。 令人印象深刻的机械性能， 来源广泛, 可再生, 好的生物学特性, 表面可改造型和易用性。因此，纳米纤维素气凝胶无论经过适当的疏水改性还是碳化处理，都是非常理想的绿色吸油剂。 超润湿多孔材料：目前，超润湿材料已经引起了广泛的关注。其中，具有特殊润湿性的多孔材料因其易于制作、节省成本、节省时间等优点而更受欢迎。此外，通过特殊润湿性设计与适当的孔隙大小相结合，多孔材料可以实现包括不混溶油/水混合物和稳定乳剂在内的各种油/水混合物的分离。Zhang,W等人 研究了非混相油水混合物的超润湿多孔材料和乳液分离的超润湿多孔材料的两种类型:超疏水/超亲油润湿性的阻水多孔材料和超亲水/水下超疏油润湿性的阻油多孔材料。 而本课题所采用原料的为巴沙木，在DES溶液中浸渍构建3D多孔木材，然后硅烷改性制备具有水油分离吸附特性的3D多孔材料。与本课题相关的研究有： Hao Guan等采用氢氧化钠水溶液和NaClO2脱木质素，选择性的去除木材中的木质素，木材由黄完全变白，说明深色木质素被去除，只留下了无色的多糖。为进一步优化结构，采用氢氧化钠水溶液化学处理去除木材中残留的半纤维素。去除半纤维素和木质素后，原来的蜂巢状结构完全消失，转化为弹簧状片状结构，具有大量波浪状堆叠层。 | Zengqian Shi等采用二甲基二氯硅烷和聚硅氧烷分别对杉木进行改性处 理，在真空常压状态下将杉木试件浸渍处理。发现PDMS改性材在波数2847、 2920cm-1的位置上出现甲基与亚甲基的CH的吸收峰：DMCS改性材在波数为 806cm-1处出现SiO的伸缩震动吸收峰，从而改善其尺寸稳定性。 | |
Zengqian Shi等采用二甲基二氯硅烷和聚硅氧烷分别对杉木进行改性处 理，在真空常压状态下将杉木试件浸渍处理。发现PDMS改性材在波数2847、 2920cm-1的位置上出现甲基与亚甲基的CH的吸收峰：DMCS改性材在波数为 806cm-1处出现SiO的伸缩震动吸收峰，从而改善其尺寸稳定性。 |
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
1. 以巴沙木为原材料，在des溶液中浸渍，脱除部分木质素和半纤维素。
2. 利用十六烷基三甲氧基硅烷浸渍制备具有水油分离吸附特性的多孔木材。
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4. 研究创新点
首次提出利用DES浸渍脱去半纤维素和木质素；通过硅烷改性可以制备出表面及内部一定深度具有超疏水特性的木材；产品具有足够的机械强度和循环使用性。
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