“…Key words: sepiolite porous ceramics; freeze drying; carbon nanotubes; superhydrophobic/superlipophilic; oil/water separation 近年来, 频发的石油泄漏以及工业和生活含油 废水的随意排放对人类生态系统和健康产生巨大威 胁。对油污及有机污染物的收集和处理引起了研究 人员的广泛关注 [1] 。 基于仿生学原理, 具有荷叶结构 的自清洁表面、蚊子眼睛结构的防雾涂层以及甲虫 翅膀结构的超疏水表面等被成功制备, 并在油水分 离领域显示出较大的应用潜力 [2] 。 其中, 三维多孔材 料由于其高孔隙率及大比表面积, 具有远高于一维 与二维材料的水油分离效率。 但它们通常是由海绵 [3] 、 石墨烯 [4][5] 和碳纳米管 [6][7] 等组装而成, 存在机械强 度低及耐酸碱腐蚀性差的问题, 在一定程度上限制 了其在极端环境下的应用。因此, 开发和制备具有 高油水分离效率、较高的力学强度及良好化学稳定 性的三维多孔材料具有重要意义。 多孔陶瓷具有显气孔隙率高、比表面积大、耐 磨性高及化学稳定性好等特点 [8][9] , 是理想的过滤 吸附材料 [10] 。其制备方法主要有: 浸渍法 [11] 、添加 造孔剂法 [12] 、发泡法 [13] 及冷冻干燥法 [14] 等。其中冷 冻干燥法具有操作简单、适用范围广、环保可靠等 优点, 并且能够制备具有特殊定向孔道结构的材料, 已被广泛用于制备氧化铝 [15] 、硼化锆-碳化硅 [16] 、 氮化硅 [17] 及氧化钛 [18] 等多孔陶瓷材料。但传统的多 孔陶瓷往往既亲水又亲油, 因此, 需对其进行表面 改性, 使其疏水亲油、具有良好的油水分离性能。 本课题组前期的研究结果表明 [19] , 经石墨烯/ 碳纳米带改性后, 亲油疏水的硅藻土多孔陶瓷具有 良好的的油水分离能力和较高的力学强度。但是该 工艺需要先采用发泡法制备硅藻土多孔陶瓷, 再用 石墨烯进行表面改性, 最后用催化裂解法在多孔陶 瓷表面原位化学沉积碳纳米带, 制备工艺复杂; 同 时, 所制备样品的油水分离能力还有待进一步优化。 纤维状海泡石具有成本低、来源广、储量大、 安全环保、比表面积大及吸附性能良好等特点, 在 吸附和净化领域应用广泛 [20][21][22][23] 。海泡石优良的吸附 性能取决于其独特的结构: 1) 硅氧四面体和镁氧八 面体形成的层链状结构使其具有了巨大的理论比表 面积; 2) 纤维状海泡石内部分布着分子尺寸的微孔 通道, 这些贯通的通道赋予其较大的理论孔容积。 海泡石的这些特性是其在物理吸附方面得以广泛应 用的关键 [24][25][26] [27][28] , 最终制得 CNTs 改性海泡石多孔陶瓷。 Modified silica powders Motor oil 1, 7-octadiene 0.330 [30] Diatomite/silicalite-Ⅰcomposite powders Benzene Silicalite-Ⅰ 0.095-0.246 [31] Modified diatomite porous ceramics Toluene Graphene/carbon nanobelts 1.090 [19] Modified diatomite porous ceramics Vacuum pump oil Graphene/carbon nanobelts 1.025 [19] Boron nitride aerogel Salad oil -5 [32] Modified alumina porous ceramics Hexane Polydimethylsiloxane 2 [33] Modified rock wool Diesel oil Polydim...…”