DOI: 10.1016/j.jhazmat.2023.131474

用于清理石油泄漏的废弃含油吸附剂处理起来很棘手，这在全球范围内引起了人们对微塑料释放的担忧。在此，本研究开发了一种简便策略，通过气体膨胀法制造可持续吸附剂，该方法将2D静电纺丝聚己内酯纳米纤维膜直接膨胀成具有分层长纤维结构的高度多孔3D纳米纤维/片状气凝胶。在10-60分钟内，膜的孔隙率从81.98%快速膨胀至97.36-99.42%。使用CH3SiCl3，以-CH3封端的硅氧烷结构进一步包裹所获得的气凝胶。这种疏水性吸附剂（CA≈145°）可以快速捕获水中的油，吸附范围为25.60-42.13g/g，由于其机械坚固性，通过简单的挤压即可回收。所制备的气凝胶能够以较高的分离效率（>96.4%）从油/水混合物和水包油乳液中分离出油。有趣的是，用无水乙醇清洗后的载油吸附剂可以重新溶解在选定的溶剂中，并通过重新电纺丝和气体膨胀迅速再生。该再生气凝胶作为全新的吸油剂，可重复使用。总之，吸附剂的新颖设计、低成本和可持续性为处理石油泄漏提供了一种高效且环保的解决方案。

图1.（a）分层纳米纤维/片状气凝胶的制备示意图。（b）气凝胶膨胀高度随反应时间变化的图像。（c）气凝胶高度和孔隙率的测量值。

图2.（a-I）PCL纳米纤维膜的照片，（a-II）和（a-III）显示PCL纳米纤维膜的SEM图像。（a-I）由花支撑的PCL气凝胶的照片，（b-II）和（b-III）显示了膨胀的纳米纤维/片状PCL气凝胶的SEM图像。（c）未改性和改性PCL纳米纤维气凝胶的FTIR光谱。（d）和（e）显示改性后在PCL气凝胶上随机生长的有机硅纳米丝的SEM图像。（f）改性纳米纤维/片状PCL气凝胶的EDS图谱。

图3.（a）PCL气凝胶的纵向压缩过程。（b）不同最大应变下PCL气凝胶的压缩应力-应变曲线。（c）在60%的恒定应变下进行100次循环压缩。（d）循环加载-卸载拉伸试验中的高度恢复和拉伸应力变化。（e）照片显示PCL气凝胶在压缩过程中通过动态物理相互作用进行机械能耗散。

图4.（a）未改性和改性PCL气凝胶上的水滴。（b）改性前后浸入水中的材料的比较。（c）改性PCL气凝胶对水和油的润湿性。（d）照片显示通过PCL气凝胶去除水面上的漂浮油层（染色大豆油）。（e）照片显示PCL气凝胶作为一种水下捕油器，用于捕获注射器中溢出的油。（f）PCL气凝胶对各种油的吸附容量。（g）PCL气凝胶对各种油的吸附动力学曲线。（h）PCL气凝胶对大豆油、OW-20油和柴油的循环吸油能力。

图5.（a）柴油/水混合物的分离过程。（b）柴油/水混合物的油通量和分离效率。（c）用PCL气凝胶分离前后乳液（水包柴油和水包正己烷）的图像。（d）PCL气凝胶对水包油乳液的分离机理。

图6.（a）经重复使用的PCL气凝胶的制备示意图。（b）吸油后PCL气凝胶在不同溶剂中的溶解度比较。（c）-（h）PCL膜的SEM和WCA（右上角插图），按顺序为原始和一到五个重复使用循环。（i）经不同重复使用循环的PCL膜的纤维直径。（j）使用柴油作为测试油，经不同重复使用循环的PCL气凝胶的吸附容量比较。