【摘 要】
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基于超浸润界面的过滤材料如超疏水超亲油材料（除油）和超亲水水下超疏油材料（除水）,因其在实际油水分离应用中的高效率、低成本、低能耗、无二次污染以及运行简单的优势,被认为是快速、安全地处理油水混合物最有前途的方法之一。从当前的研究现状来看,复杂费时且不环保的制备工艺以及所制备的材料的浸润性相对单一是限制该技术发展的主要障碍。为此,本文提出了两种新型的特殊的超浸润性涂层,以各种油水混合物为模拟污染物,
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基于超浸润界面的过滤材料如超疏水超亲油材料（除油）和超亲水水下超疏油材料（除水）,因其在实际油水分离应用中的高效率、低成本、低能耗、无二次污染以及运行简单的优势,被认为是快速、安全地处理油水混合物最有前途的方法之一。从当前的研究现状来看,复杂费时且不环保的制备工艺以及所制备的材料的浸润性相对单一是限制该技术发展的主要障碍。为此,本文提出了两种新型的特殊的超浸润性涂层,以各种油水混合物为模拟污染物,考察了各工艺参数对材料浸润性和油水分离效率及通量的影响;探索了超亲水涂层的形成机理以及可切换浸润性涂层的转换机理;系统地考察了两种涂层的抗污性能以及稳定性能。通过一系列的实验和分析,取得了以下研究成果:（1）运用简单的两步浸泡法,将棉织物和聚偏氟乙烯膜依次浸泡在原花青素缓冲溶液和高碘酸钠溶液中,在两种基底表面构建起粗糙结构的同时引入大量的亲水基团制备了超亲水-水下超疏油表面。调节实验参数,结果表明,通过调控原花青素缓冲溶液和高碘酸钠溶液的浓度以及氧化时间制备出的超亲水材料的水接触角（空气中）为0°,水下疏油角可达159±1.4°。所制备的超亲水棉织物可以高效的不混溶油水混合物,通量和效率最高可达38100 L/（m~2·h）和99.8%。超亲水聚偏氟乙烯膜可以在两种模式下（重力驱动和外加压力驱动）高效的分离水包油乳液,最高通量和效率可达681 L/（m~2·h）和99.5%。此外,该涂层具有极好的稳定性和自清洁性能,展现了其在极端环境中的应用潜力。（2）运用简单的浸泡法,将棉织物依次浸入ZIF-8（沸石咪唑酯骨架材料）-聚偏氟乙烯溶液和聚二甲基硅氧烷溶液中制备出了可切换浸润性的超疏水表面。调节实验参数,结果表明,通过调控ZIF-8粒子、聚偏氟乙烯和聚二甲基硅氧烷浓度制备出的超疏水材料的水接触角（空气中）为155°,滚动角为6°。特别的是,该超疏水织物在乙醇预润湿的前提下可以转变成空气中的超亲水性和超亲油性,将其浸入水中一段时间后则表现出水下的超疏油性,水下的油接触角均高于150°。所制备的材料对于高密度油水混合物的通量和效率可达33000 L/（m~2·h）和98.7%,对于低密度油水混合物的通量和效率最高可达15300 L/（m~2·h）和98.9%。此外,该材料还具有良好的转换稳定性和自清洁性能,这些都为可切换浸润性材料的制备提供了理论指导。
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