全球科学与工业技术的不断发展进步使得人们对石油的消耗越来越大,石油和危险有机溶剂的泄漏事件也越来越频繁地发生。这对生态环境和人类的生命健康造成的危害不容忽视,亟需找到有效的治理方法。开发绿色高效的低成本吸附剂便是其中的一种有效治理方法。三维石墨烯气凝胶由于拥有高比表面积、高疏水亲油性及优异的化学和热稳定性,已成为近年来高效水油分离领域的研究热点。水热法还原氧化石墨烯是制备石墨烯气凝胶最简单环保的方法之一。通过改变反应容器的尺寸,可以对气凝胶的形状和体积进行可控调节,这预示着大规模生产用于商业应用的可能性。但是水热法制备出的纯石墨烯气凝胶脆性大、易坍塌、机械性能差,这限制了它的广泛应用。基于此,本论文设计使用低成本的木棉纤维(KF)和魔芋葡甘聚糖(KGM)等生物质材料作为支撑骨架,采用简便且环保的工艺分别制备了综合性能优异的三维TKF-RGO气凝胶、KGM-RGO柔性互穿网络气凝胶和十八烷基三氯硅烷(OTS)超疏水改性的OTS@KGM-RGO气凝胶,分别表征了它们的结构,并研究了它们对油品和有机溶剂的吸附性能和吸附动力学。主要的内容如下:(1)本章以抗坏血酸作为还原剂,采用简单、绿色的一步水热法制备了一系列不同TKF/RGO质量比的三维木棉纤维/还原氧化石墨烯(TKF-RGO)气凝胶。实验结果表明,活化后的木棉纤维作为支撑骨架提高了吸附剂的力学性能,并与还原氧化石墨烯相互缠绕形成三维多孔结构。其中,综合性能最优的TKF-RGO-40%气凝胶对各种常见的油品和有机溶剂的吸附容量介于28-62 g/g,对泵油、机油、大豆油和柴油的吸附平衡时间分别为11min、6 min、4 min和30 s,吸附过程更符合准二级吸附动力学。TKF-RGO-40%的水接触角达到134.3°,对泵油可以在1.2 s内实现完全吸收。TKF-RGO-40%气凝胶在经过10次吸附循环后,对于泵油和机油的循环利用率达到了94%,对柴油和石油醚的重复利用率更是高达99%。此外,借助与真空系统的连接,证明了样品具有优异的连续水油选择性,有利于水油混合系统的连续分离。(2)采用二步水热法制备了系列基于魔芋葡甘聚糖(KGM)和还原氧化石墨烯(RGO)互穿形成的柔性网络气凝胶。KGM柔性骨架的加入使不同比例的复合气凝胶表现出了不同的韧性,压缩测试显示KGM-RGO气凝胶具有比RGO气凝胶更优异的机械性能。其中KGM-RGO-2表现出的可压缩弹性对于复合气凝胶在吸附中的重复利用有极大的意义。所制得的KGM-RGO-2气凝胶对各种常见的油品和有机溶剂的吸附容量介于46-85 g/g。KGM-RGO-2气凝胶可以通过挤压或萃取剂进行脱附,它的初始吸附容量在10次循环后仍能保持至少94%的可利用率。KGM-RGO-2气凝胶对泵油,大豆油,汽油和石油醚的吸附分别在90 s、75 s、30 s和15 s时达到平衡,通过准一级动力学方程和准二级动力学方程分别对吸附数据进行拟合,结果表明样品对于高粘度的有机物的吸附过程主要是以物理吸附为主,而对于低粘度的有机物的吸附主要以化学吸附为主。(3)在前一章的基础上以OTS作为表面改性剂,采用简单的溶液浸涂法对具有互穿网状结构的KGM-RGO柔性复合气凝胶进行了超疏水改性,成功制备了水接触角高达150.3°的OTS@KGM-RGO气凝胶。OTS通过消耗KGM-RGO气凝胶表面的羟基进行水解和自组装成功对样品进行了接枝改性,并且在样品表面形成了超疏水层,使表面变得更粗糙,从而降低了样品的表面能。OTS@KGM-RGO气凝胶具有更高于KGM-RGO气凝胶的吸附能力,对各种常见的油品和有机溶剂的吸附容量介于51-91 g/g。此外,借助与真空系统的连接,测试了样品的连续水油选择性,结果表明其具有优异的连续水油分离能力。