工业油污和化学泄漏事故以及油性废水排放对全球环境构成严重威胁，油污对人体健康和水生生物有害。现有的吸附剂如合成有机产品（如聚丙烯、聚氨酯）不可生物降解且吸油能力低，天然无机吸附剂（如蛭石、珍珠岩）吸油选择性差，天然纤维吸附剂（如玉米秸秆、棉纤维）存在亲水性高、吸油选择性差等问题，因此迫切需要开发新型吸附剂。纤维素具有可再生、廉价、易改性等优点。近期，伊斯法罕大学Hassan Zali Boeini团队在期刊《EnergyFuels》上发表题为Magnetic Hydrophobic Cellulose Nanocomposites for Efficient Removal of Oil Spills and Organic Solvents文章，通过马来酸酐改性纤维素，再与二乙烯基苯共聚，后用硅包覆铁纳米颗粒磁化，制备新型疏水型油水分离材料。纤维素马来酸酐衍生物（CMD）/的合成：
纤维素经马来酸酐功能化的合成方法已有报道。简要来说，在圆底烧瓶中，将经 15% 氢氧化钠溶液活化的纤维素（1.00g）在吡啶中搅拌 2 小时，使纤维素充分分散在溶剂中，然后加入马来酸酐（10g）。反应混合物在 120°C 油浴中回流 24 小时，生成马来酸功能化纤维素细沉淀。产物过滤，用水（2×15mL）、乙醇（20mL）和丙酮（15mL）洗涤，并在 60°C 烘箱中干燥 6 小时，得到灰白色粉末。
为进行共聚反应，将上一步得到的 1.00g CM 粉末分散在 50mL 乙醇和 6.0mL 二乙烯基苯（预先用 10% 氢氧化钠溶液洗涤、中和并干燥）中。反应混合物用吹扫 10 分钟后，加入偶氮二异丁腈（0.010g）作为自由基引发剂，反应混合物在 70°C 剧烈搅拌 12 小时。然后将内容物倒入热水中，所得半固体凝胶过滤并干燥，得到固体共聚物产物。将其研磨成细粉，用沸腾的甲醇（40mL）洗涤，并在 75°C 烘箱中过夜干燥，得到低密度的灰白色最终产物。
纳米颗粒通过共沉淀法合成：纳米颗粒通过将（1g）分散在 20mL 乙醇的圆底烧瓶中制备。然后加入溶液（25%，6mL）和正硅酸乙酯（TEOS，2mL），反应混合物在 40°C 加热 24 小时。反应完成后，用外部磁铁将磁性颗粒与未反应的二氧化硅分离，并用乙醇 - 水（3:5，25mL）洗涤，在干燥器中干燥。
纤维素纳米颗粒的磁化：为使纤维素纳米颗粒磁化，将制备的 CDM（2g）和纳米颗粒（0.4g）在烧杯中超声分散于 50% 乙醇（25mL）中 20 分钟，然后机械搅拌 10 小时形成磁化凝胶。将所得凝胶冷冻干燥 18 小时并研磨成细黑色粉末。
FE - SEM 显示 CMD 呈球形且纳米级孔隙率高，加入 Fe₃O₄@SiO₂后 CMD 形态保留，TEM 表明 Fe₃O₄@SiO₂均匀分布于聚合物网络，EDX 证实其成功掺入。图 3. 在磁场下，磁性纳米复合材料从水表面去除油和有机溶剂。有机溶剂用苏丹 I 染料染色，以提高透明度。合成的磁性纳米复合材料对油和多种有机溶剂吸附迅速（3s 内），对不同溶剂吸附容量不同，如对十六烷、十二烷、己烷、甲苯、苯乙烯和石油的吸附容量分别为 253、246、240、235、220、200mg/g，超疏水表面使疏水油和溶剂通过毛细管力快速渗透，磁性便于从污染区域移除吸附剂。吸附过程涉及化学和物理相互作用，包括氢键、π - π 相互作用、疏水 / 亲油相互作用以及多孔结构的作用，表面羟基和羧基与极性有机溶剂形成氢键，聚合物网络中 DVB 的 C = C 键与有机溶剂双键产生 π - π 相互作用，材料的疏水性和亲油性使其对油和非极性有机溶剂有强亲和力，多孔结构提供吸附位点并促进毛细管作用。合成的磁性共聚物 CMD/Fe₃O₄@SiO₂具有高表面积、分级孔隙率、高疏水性和良好稳定性，能在 3s 内快速吸附水中有机溶剂和油，8 次循环后吸附效率超 80%，该材料有望用于油污处理，为解决吸附剂分散和泄漏问题提供有效方案。![]()
2020年博士毕业，现就职于一所地方高校，主讲《物理化学》课程。![]()
专注→低成本功能材料开发，包括碳材料，疏水/亲水材料，纤维素提取利用，聚氨酯材料的开发与应用，欢迎合作，资助，交流。![]()
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