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含油污水及其中有害微生物的排放严重威胁着水资源的可持续发展和人类健康,开发一种高效除油、抗菌的绿色环保水处理材料已经成为水处理领域的热点。本论文围绕制备高效除油抗菌的多功能复合材料并探讨材料各项理化性能这一目的,以纳晶纤维素(NCC)为基材,将其与高分子化合物及抗菌剂复合,通过冷冻干燥的方式制备出多孔气凝胶材料用于含油废水的除油及抗菌处理。首先,利用卤胺前驱体三聚氯氰(CYCH)对NCC进行改性,将得到的NCC-CYCH悬浮液与硅氧烷化合物共混交联后,通过冷冻干燥方式制备出硅氧烷NCC-CYCH气凝胶。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)及密度与孔隙率测试对制备所得气凝胶材料进行表征,结果表明硅氧烷化合物的添加有利于气凝胶多孔结构的生成,且随着硅氧烷浓度的增大,气凝胶结晶度提高,孔隙率下降并且密度增加。氯化后的硅氧烷NCC-CYCH气凝胶能够从水面上选择性吸油,吸附容量约为16 g/g;同时,能在1min内杀死数量级为5.89 log的金黄色葡萄球菌(S.aureus),在5 min内杀死6.19 log的大肠杆菌(E.coli O157:H7),具有非常优异的抗菌性能。其在水中的氯释放量为1.81μg/mL,远低于目前美国饮用水水质标准(EPA)中饮用水最大残留消毒剂水平。但吸油后的气凝胶需用有机溶剂洗涤,并且无法实现对所吸油的二次利用。为解决上述问题,合成了含有季铵基团的硅烷类卤胺前驱体(QHS)并引入天然高分子材料壳聚糖(CS),将二者与NCC共混后在戊二醛的交联作用下通过冷冻干燥制备得到NCC/CS-PQHS气凝胶。氯化后所得的NCC/CS-PQHS-Cl气凝胶在水下对多种油的接触角(OCA)均超过109~o,具有非常良好的水下疏油性能,油水分离效率能达到99%。同时,能杀死溶液中100%的S.aureus和E.coli O157:H7,抗菌效果优异。并且在50次油水分离循环后,仍有非常优异的抗菌和除油效果。但本部分制备所得气凝胶在水下使用过程中能保持形态基本不变,但干燥情况下其压缩回复性能较差且制备工艺较为复杂。为提高材料的压缩回复性并简化工艺流程,引入另一类高分子材料聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA),将其与NCC和2-二甲基-2-十六烷基-1-甲基丙烯酰氧乙基溴化铵(DEHMA)共混,经紫外光交联后,通过冷冻干燥的方式制备气凝胶。该气凝胶具有良好的压缩回复性,其OCA值能超过135~o,具有99%以上的油水分离效率。同时,能在5 min内杀死100%的S.aureus和E.coli O157:H7,具有优异的抗菌性能。经50次油水分离循环后,仍有良好的可重复使用性能。另外,该气凝胶的水通量是工业超滤装置的100倍以上,有望应用于处理工业和日常生活中产生的含油废水。