含油废水在日常生活和工业生产中的排放日益增加，严重威胁着饮用水安全、生态环境和人类健康，每年处理含油废水的成本超过383亿美元。油在水中通常以浮油、分散油和乳化油的形式存在，目前对微小乳化油滴的处理依然是难题。传统的油水分离方法，包括过滤、离心、浮选、生物法等，很难将其高效、快速分离。因此，开发一种高效、经济的微乳油滴去除剂至关重要。磁性纳米材料（MNPs）具有大比表面积、易功能化等特点，且在常温下表现出超顺磁性和低矫顽力，在外加磁场的作用下可快速从液相中分离出来，回收再利用。MNPs功能化修饰后，能够与水中油滴发生较强相互作用，将油滴从水中捕获，实现油水分离。研究表明，MNPs尺寸、表面电位、润湿性等均会影响其油水分离效率，理清这些材料表面性质对油水分离性能的影响，能够为乳液油水分离材料的设计提供理论基础和方向指导。目前关于磁性材料表面电荷对对性能影响的研究主要集中在正负电荷的差异上，而表面正电荷量的大小对油水分离性能影响的研究尚未报道。
近期，我校化学化工学院吴畏副教授团队在环境方向顶级期刊《Chemosphere》发表题为“High positively charged Fe3O4 nanocomposites for efficient and recyclable demulsification of hexadecane-water micro-emulsion”的研究论文（IF=7.1）。《Chemosphere》作为国际期刊，旨在发表有关环境中污染物的研究成果和原创性文章。论文第一作者为硕士研究生王瑞，吴畏副教授为通讯作者。该工作依托我校新疆储能与光电催化材料重点实验室（2021D14017），由国家自然科学基金（21763025）资助。
不同表面正电荷量磁性纳米材料油水分离效率和机理图
本论文通过调节聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）的浓度，合成了一系列表面带不同正电荷的PDDA和黄腐酸修饰的磁性纳米材料（Fe3O4/FA/PDDA MNPs），应用于十六烷-水微乳液的油水分离。随着材料表面正电荷的增加，油水分离效率（Es）逐渐提高，DLVO理论证实该现象是由于带负电荷的微乳油滴与带正电荷的Fe3O4/FA/PDDA MNPs之间的静电引力增强所致。考察了Fe3O4/FA MNPs对十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）稳定的微乳液和Fe3O4/FA/PDDA MNPs对十二烷基硫酸钠（SDS）稳定的微乳液的Es，进一步证实了静电引力是油水分离的关键。通过循环实验，证明合成的高表面正电性的磁性纳米材料可作为一种高效的微乳含油废水油水分离材料。本研究加深了磁性材料对微乳油滴油水分离机理的认识，为设计高效油水分离材料奠定了理论基础。
吴畏，化学化工学院副教授，2016年6月博士毕业于中国科学院大学。主要从事环境功能材料合成，并用于水中污染物的去除，固体废物资源化利用。发表SCI、EI论文10余篇。主持完成国家自然科学基金1项、省部级人才项目1项和厅局级项目1项；现主持省部级项目和横向课题各1项。
吴畏副教授课题组
信息、图片来源：化学化工学院 编审：宣传部
