含油廢水在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中的排放日益增加，嚴(yán)重威脅著飲用水安全、生態(tài)環(huán)境和人類健康，每年處理含油廢水的成本超過383億美元。油在水中通常以浮油、分散油和乳化油的形式存在，目前對微小乳化油滴的處理依然是難題。傳統(tǒng)的油水分離方法，包括過濾、離心、浮選、生物法等，很難將其高效、快速分離。因此，開發(fā)一種高效、經(jīng)濟的微乳油滴去除劑至關(guān)重要。磁性納米材料（MNPs）具有大比表面積、易功能化等特點，且在常溫下表現(xiàn)出超順磁性和低矯頑力，在外加磁場的作用下可快速從液相中分離出來，回收再利用。MNPs功能化修飾后，能夠與水中油滴發(fā)生較強相互作用，將油滴從水中捕獲，實現(xiàn)油水分離。研究表明，MNPs尺寸、表面電位、潤濕性等均會影響其油水分離效率，理清這些材料表面性質(zhì)對油水分離性能的影響，能夠為乳液油水分離材料的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)和方向指導(dǎo)。目前關(guān)于磁性材料表面電荷對對性能影響的研究主要集中在正負(fù)電荷的差異上，而表面正電荷量的大小對油水分離性能影響的研究尚未報道。
近期，我校化學(xué)化工學(xué)院吳畏副教授團隊在環(huán)境方向頂級期刊《Chemosphere》發(fā)表題為“High positively charged Fe3O4 nanocomposites for efficient and recyclable demulsification of hexadecane-water micro-emulsion”的研究論文（IF=7.1）?！禖hemosphere》作為國際期刊，旨在發(fā)表有關(guān)環(huán)境中污染物的研究成果和原創(chuàng)性文章。論文第一作者為碩士研究生王瑞，吳畏副教授為通訊作者。該工作依托我校新疆儲能與光電催化材料重點實驗室（2021D14017），由國家自然科學(xué)基金（21763025）資助。
不同表面正電荷量磁性納米材料油水分離效率和機理圖
本論文通過調(diào)節(jié)聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）的濃度，合成了一系列表面帶不同正電荷的PDDA和黃腐酸修飾的磁性納米材料（Fe3O4/FA/PDDA MNPs），應(yīng)用于十六烷-水微乳液的油水分離。隨著材料表面正電荷的增加，油水分離效率（Es）逐漸提高，DLVO理論證實該現(xiàn)象是由于帶負(fù)電荷的微乳油滴與帶正電荷的Fe3O4/FA/PDDA MNPs之間的靜電引力增強所致。考察了Fe3O4/FA MNPs對十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）穩(wěn)定的微乳液和Fe3O4/FA/PDDA MNPs對十二烷基硫酸鈉（SDS）穩(wěn)定的微乳液的Es，進(jìn)一步證實了靜電引力是油水分離的關(guān)鍵。通過循環(huán)實驗，證明合成的高表面正電性的磁性納米材料可作為一種高效的微乳含油廢水油水分離材料。本研究加深了磁性材料對微乳油滴油水分離機理的認(rèn)識，為設(shè)計高效油水分離材料奠定了理論基礎(chǔ)。
吳畏，化學(xué)化工學(xué)院副教授，2016年6月博士畢業(yè)于中國科學(xué)院大學(xué)。主要從事環(huán)境功能材料合成，并用于水中污染物的去除，固體廢物資源化利用。發(fā)表SCI、EI論文10余篇。主持完成國家自然科學(xué)基金1項、省部級人才項目1項和廳局級項目1項；現(xiàn)主持省部級項目和橫向課題各1項。
吳畏副教授課題組
信息、圖片來源：化學(xué)化工學(xué)院 編審：宣傳部
