水下超疏油纸基材料的微纳结构调控及油水分离性能
1前言
随着海洋石油开采的迅速发展，在开采、炼制、储存、运输等过程中均会产生含有石油类污染物，这些污染物最终排入水体，对水体造成污染。采矿、纺织、食品等行业在生产过程中会产生大量的含油污水，日常用油的随意排放也会导致内陆和近海水域油污染严重。水体油类污染已经成为海洋污染中最普遍、最严重的污染。全世界每年约有500-1000万吨油类通过各种途径排入水体[1]。这些水污染会对人们的生产、生活造成严重影响。同时作为能源工业发展基础的石油资源需求量上升，石油泄漏事故频发，在污染环境的同时还浪费大量石油资源。从水回用、油回收和环境治理等几个方面考虑，有效实现油水分离都极为迫切与必要。油水混合物中的油类物质主要以四种形式存在，分别为浮油、分散油、乳化油和溶解油[2]。实现油水分离的方法有重力沉降、离心、浮选和电化学等[3]，但限于油水分离效率低，分离不彻底等因素，油水分离技术还不能做到与水中废油和油中水污染水平相匹配。如何实现高效、低成本分离油水混合物一直是人们关注的焦点，而膜分离技术是现在众多水处理技术中较为先进和高效的一种分离净化技术。
膜分离技术是一种选择透过性分离技术，原理就是将大分子和小分子进行分离从而达到让物质分离的效果，与传统分离技术相比，膜分离技术具有高效率、低能耗、无二次污染等优点。膜分离技术的核心是膜材料，主要分为无机膜材料、有机高分子膜材料、复合膜材料这几类[4]，其原材料多为聚丙烯腈（PAN）[5,6]、聚吡咯（PPy）[7]、聚乙烯醇（PVA）[8]等石油化工原料。近年来随着人们环保观念的提升，越来越多的学者将目光投向了更为环保的金属[9]、植物纤维及玻璃纤维[10]构建的膜材料上。借鉴湿法造纸技术，以玻璃纤维作为基材所制备的纸基材料，通过对其改性使之成为制备选择性良好的油水分离用材料，是一个有重要应用价值的研究方向。
2水下超疏油材料的机理和研究现状
2.1表面润湿性基本理论
表面润湿性是固体表面特有的性质，宏观体现在液体在固体表面的几何形态，它由固体的表面自由能、液体的表面张力以及固体表面的微观形貌共同决定[11]。具有特殊表面润湿性的材料操作简单、成本低廉、分离效率高，近年来逐渐成为油水分离领域的研究热点。从宏观上讲，润湿是一种流体从固体表面取代另一种流体的过程，流体在固体表面的铺展能力称为润湿性，铺展能力越强，说明这种流体对该表面的润湿性越好[12]。在十九世纪，Young首次提出了杨氏方程来说明接触角与表面能的联系[13]。接触角是测量固体表面润湿性的一个重要参数，它反映了固体表面的亲/疏水性[14]。
Young方程[15]：
式中：、和分别为固气界面、固液界面和气液界面的表面张力。
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