制备具有TiO2-碳异质结构的可回收磁性氟化聚醚纳米复合材料，以提高油污水处理中的破乳性能

《Reaction Chemistry & Engineering》：Fabrication of recyclable magnetic fluorinated polyether nanocomposites with TiO2–carbon heterostructures for enhanced demulsification performance in oily wastewater treatment

原油乳液破乳难题中，传统系统存在稳定性差或效率不足的问题。本研究创新性构建Fe3O4@Ti/C–F、Fe3O4@Ti/G–F和Fe3O4@Ti/CN–F三种磁性纳米复合材料，通过溶胶-凝胶法将氟化聚醚链共价键合到改性Fe3O4表面。实验表明，该材料在中性及酸性环境下破乳效率超85%，其中Fe3O4@Ti/G–F在600 mg/L浓度下30分钟内达93.44%效率，经5次循环后仍保持70%以上效率，为含油废水处理提供高效稳定解决方案。

　　

由于原油乳液的成分复杂且多变，因此将其破乳颇具挑战性。尽管存在高性能的破乳剂，但许多传统系统仍存在局限性，例如在恶劣条件下的稳定性较差，或者对某些类型的乳液分离效率不足。因此，开发兼具高盐耐受性和有效破乳能力的新破乳剂至关重要。碳材料以其强大的吸附能力和化学稳定性而闻名，能够高效捕获乳化液滴，从而即使在恶劣条件下也能显著提升破乳效果。将TiO₂–碳异质结构与氟化聚醚接枝技术结合到磁性破乳剂中，是一种此前未被报道的策略。基于这一研究背景，我们创新性地对磁性基底Fe₃O₄进行了改性，引入了TiO₂以及三种碳材料（碳纳米球、氧化石墨烯和碳纳米管）。通过溶胶-凝胶法，将氟化聚醚链共价接枝到改性Fe₃O₄纳米粒子的表面，成功合成了三种新型磁性复合破乳剂：Fe₃O₄@Ti/C–F、Fe₃O₄@Ti/G–F和Fe₃O₄@Ti/CN–F。实验结果表明，这些破乳剂具有优异的破乳效率、耐酸性和良好的可回收性，在中性和酸性环境中破乳率均超过85%。其中，Fe₃O₄@Ti/G–F的表现最为突出：经过五次从双相系统中回收循环后，其破乳效率仍保持在70%以上；当浓度为600 mg L^?1时，30分钟内即可实现93.44%的破乳率。总之，这种创新的磁性纳米破乳剂不仅为原油乳液分离提供了高效稳定的解决方案，还具有显著的生态效益，在处理含油废水方面具有巨大应用潜力。