海上溢油和有机污染物的排放对生态系统和经济造成了重大危害。因此，迫切需要实施高效的油水分离，以减少由此造成的环境污染，促进资源恢复。目前，为解决溢油问题，油水分离材料已被深入开发。然而，分离材料的机械强度和分离效率是应用中的挑战，由于三维（3D）多孔材料吸附剂具有低表面能和高疏水性，在油水分离上具有独特的优势。而木质素具有独特的芳香型结构，因此基于静电排斥，从而调控气凝胶的层间间距，对增强材料的机械强度和分离效率具有重要意义。
近日，世界杯投注地址化学化工学院李君副教授团队在Chemical Engineering Journal发表了题为“Enhanced Separation Flux and Compressive Strength for Oil-Water Separation by Adding Sodium Lignosulphonate”的研究论文，研究了一系列木质素纳米颗粒/还原氧化石墨烯复合气凝胶用于油水分离。这种经济、新型、高效和环保的油水分离材料在溢油处理方面具有很大的潜力。此外，这种设计概念涉及静电排斥，并可能推广到其他阴离子大分子，如海藻酸钠、单宁酸和果胶。
在乙二胺（EDA）的作用下，以木质素磺酸钠纳米颗粒（LSs）和氧化石墨烯（GO）为原料，一步制备出LSs/EDA/GO气凝胶（LNGA）。采用三甲氧基甲基硅烷对LNGA进一步改性，以获得高疏水性气凝胶（MLNGA），并将其用于油水分离。用XPS、FT-IR和XRD技术对制备气凝胶进行了化学和微观结构表征。通过X射线衍射（XRD）证明了LSs对改善还原氧化石墨烯的层间间距有着积极的作用，这有助于MLNGA获得优良的分离通量（四氯化碳/水，43209.71 Lm-2h-1）；同时可提升其力学性能，MLNGA在80%的应变下，可承受的应变力提高到49.91 kPa。在连续油分离装置上具有良好的分离效率（~99.12%）。由于LSs的加入，如此制备的MLNGA显示出比还原氧化石墨烯气凝胶和其它还原氧化石墨烯基气凝胶高得多的分离通量和抗压强度。这些结果表明，木质素纳米颗粒/还原氧化石墨烯气凝胶在油水分离应用中具有优异的性能。
图1. LNGA和MLNGA的制备示意图。
图2. （a）MLNGA吸附水中二氯甲烷图像(油红染色)；（b）MLNGA在水中吸附正己烷的图像（油红染色）；（c）MLNGA对二甲苯、正己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、大豆油、菜籽油和二甲基硅油的吸收能力图；（d）MLNGA重力连续分离图像；（e）MLNGA重力连续分离示意图；（f）MLNGA对二氯甲烷、氯仿和四氯化碳的分离通量和效率；（g）经过10次循环分离，MLNGA回收四氯化碳；（h）分离10次后MLNGA对氯仿的回收率。
世界杯投注地址化学化工学院2022级硕士研究生姜慧为第一作者，世界杯投注地址李君副教授为通讯作者。本研究受到新疆维吾尔自治区自然科学基金（2022D01A175）、新疆天山英才青年拔尖人才计划（2023TSYCCX0039）、天山创新团队计划（2023D14020）和新疆大学碳基能源化学与利用国家重点实验室开放项目（KFKT2021001）的资助支持。
