一步法蜡质改性Calotropis Procera冠毛生物废料制备超疏水/超亲油材料及其高效油水分离应用

本研究针对全球性油水分离难题，利用生物废料Calotropis procera pappus fibers（CPPF）通过超声辅助一步法蜂蜡-石蜡混合涂层改性，成功开发出WCA达152.9°±0.7°的超疏水/超亲油材料。该材料在pH～1-9和50-200°C条件下保持稳定，对有机溶剂/油的吸附容量达35.5±1.2-97.9±1.1 g/g，经10次循环仍保持性能，为含油废水处理提供了可持续解决方案。

　　

随着石油工业的快速发展，原油泄漏和工业含油废水排放已成为全球性环境挑战。传统处理方法如电凝法(electrocoagulation)、超滤(ultrafiltration)等存在成本高、二次污染等问题，而合成吸附材料又面临生物降解性差的困境。在此背景下，利用天然生物材料开发高效油水分离技术成为研究热点。印度蒂鲁伯蒂当地市场采集的Calotropis procera pappus fibers（CPPF）因其独特的空心结构和天然蜡质涂层引起关注，但现有氟化物改性方法存在环境风险。

为突破这一技术瓶颈，研究人员采用超声辅助一步法将蜂蜡与石蜡混合涂层修饰CPPF。通过场发射扫描电镜(FESEM)观察到纤维表面形成的分级粗糙结构，ATR-IR和拉曼光谱证实酯基与烷基链的存在。改性后材料比表面积从53.2 m²/g降至11.9 m²/g，水接触角(WCA)提升至152.9°±0.7°，展现出卓越的超疏水特性。热重分析显示材料在200°C内保持稳定，酸碱耐受实验表明其在pH～1-9范围性能无衰减。

【Results and Discussion】部分揭示：

1. 结构特性：空心纤维的层级结构通过物理吸附和化学键合固定蜡质混合物，形成微纳米复合粗糙表面。
2. 性能验证：对汽油吸附量达97.9±1.1 g/g，10次循环后保持率＞95%，优于多数报道的生物基吸附剂。
3. 机理分析：蜂蜡中的脂肪酸酯与石蜡长链烷烃协同降低表面能，β-折叠构象增强涂层稳定性。

【Conclusions】强调该研究实现了三个突破：首次将双蜡体系应用于CPPF改性；开发出氟化物替代方案；建立可规模化的超声辅助工艺。其重要意义在于：为海上溢油事故应急处理提供可生物降解的解决方案；推动农业废弃物高值化利用；所创材料每公斤成本不足5美元，具备产业化潜力。该成果发表于《Surfaces and Interfaces》，为环境功能材料领域提供了新范式。