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以木材为原料构建水油分离材料的研究
摘要：近年来，大量油性废水从我们的日常生活和工业中排放出来，造成了严重的环境问题，用于油水分离的材料的研究已经受到越来越多的关注。木材是自然界中一种常见的生物质复合材料，它具有天然的美丽花纹和色泽，质量轻而力学性能好，且易于加工，同时又是良好的电、热绝缘材料，常用来制作工艺品、家具、建材等，与人类的生活息息相关。它的组成主要有木质素、半纤维素和纤维素；它的结构主要是一种中空纤维的三维分层支架，其细胞壁由嵌入半纤维素和木质素组成的软非晶基质中的硬纤维素微纤维组成。由于木材的特殊组成和结构，使其在吸脱附3D多孔材料的研究领域内表现出巨大的潜力。通过对3D多孔木材的疏水改性，可应用于油水分离领域，增加木材的使用范围，大大提升其附加值。
本文主要研究在氯化胆碱/草酸和甘油/碳酸钾两种DES体系中，通过脱去木材中的木质素和半纤维素，构建出3D多孔材料，再用十六烷基三甲氧基硅烷在真空条件下于氯化胆碱/氯化锌DES体系中对其浸渍处理，十六烷基三甲氧基硅烷发生水解反应生成硅醇，同时硅醇上的羟基与3D多孔木材表面的羟基发生脱水缩合反应，将长链烷基接枝到木材表面，形成低表面能的硅氧烷，进而在木材表面形成一层二维疏水膜，显著增强了木材表面的疏水性。通过Theta光学接触角测定仪测量改性后木材表面的静态接触角，通过环境电子扫描显微镜观察木材内部的微观结构和形貌，通过傅里叶红外光谱对木材表面的化学官能团变化进行研究。
关键词： 天然纤维 力学性能 太赫兹
1 引言
原油泄漏会引发一系列的生态问题，应进行及时有效的清理、回收，这是保障环境和人类安全的必要措施，同时还可以减少石油资源的损失；生活和工业中也排放大量含油废水，亟需进行合理而有效的分离。在目前的水油分离方法中，重力分离、离心、浮选、生物修复、原位燃烧、电化学等已被广泛应用于油水分离中，但传统方法存在分离效率低、二次污染、成本高等局限性[1]。物理吸附是其中最有希望的废水处理方法之一，因为它的操作简单，成本效益和生态友好。物理吸附剂的研究在近年来已经受到越来越多的关注。而在自然界中，木材来源广泛，具有价廉、环境友好性、可再生、可生物降解等特点，是地球上最丰富的天然复合材料。它的组成主要为木质素、半纤维素和纤维素；它的结构主要是一种由中空纤维组成的三维分层支架。由于木材的特殊组成和结构，使其在吸脱附3D多孔材料的研究领域内表现出巨大的潜力。通过对3D多孔木材的疏水亲油改性，可应用于油水分离领域，增加木材的使用范围，以提高其附加值。
近年来科研人员做了大量的实验来提高木材的疏水亲油性能。提高木材疏水性的主要方法是用化学物质填充木材细胞和内部孔隙、提高木材表面粗糙度以及用低表面能的物质修饰表面，从而用具有疏水性的化学物质阻断细胞壁聚合物上的羟基减少吸水点以及减少水分子与木材表面的接触面积[2]。但是由于木材本身结构的复杂，通常具体的实施起来存在成本高、制造工艺复杂、费时费力等问题，所以对以木材为基水油分离材料的研究趋势应侧重于低成本、简单的制造工艺。同时，对3D多孔木材的疏水亲油改性，不仅要提高其拒水性，也要保证改性后具有足够高的吸油能力。
1.2 离子液体的性质与应用
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