MoS<sub>2</sub>疏水聚氨酯海绵的制备及其油水分离性能研究

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2025-0034

工业水处理 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (11): 158-164. doi: 10.19965/j.cnki.iwt.2025-0034

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MoS₂疏水聚氨酯海绵的制备及其油水分离性能研究

黄建凯¹(), 胡振华¹, 刘虎¹, 钟键¹, 焦端正¹, 叶非华², 肖纯²^,³^,⁴()

^1. 广东天泽环保科技有限公司，广东东莞 523073
^2. 肇庆学院环境与化学工程学院，广东肇庆 526061
^3. 广东省城郊生态环境与低碳农业重点实验室，广东肇庆 526061
^4. 肇庆学院新能源新材料研究中心，广东肇庆 526061

收稿日期:2025-04-25 出版日期:2025-11-20 发布日期:2025-11-20
通讯作者: 肖纯
作者简介:
黄建凯（1992— ），本科，工程师，E-mail：hjk92@foxmail.com。
基金资助:
肇庆学院横向课题项目(［2025］5); 肇庆学院高层次培育计划项目(gcc202509); 肇庆学院博士启动基金项目(240035); 肇庆学院化工新材料创新团队项目(TD202413)

Preparation of MoS₂ hydrophobic polyurethane sponge and its oil-water separation performance

Jiankai HUANG¹(), Zhenhua HU¹, Hu LIU¹, Jian ZHONG¹, Duanzheng JIAO¹, Feihua YE², Chun XIAO²^,³^,⁴()

^1. Guangdong Tianze Environmental Protection Technology Co. , Ltd. , Dongguan 523073, China
^2. College of Environmental and Chemical Engineering, Zhaoqing University, Zhaoqing 526061, China
^3. Guangdong Provincial Key Laboratory of Eco-environmental Studies and Low-carbon Agriculture in Peri-urban Areas, Zhaoqing 526061, China
^4. New Energy and New Materials Research Center, Zhaoqing University, Zhaoqing 526061, China

Received:2025-04-25 Online:2025-11-20 Published:2025-11-20
Contact: Chun XIAO

摘要/Abstract

摘要：

针对含油废水严重污染水生态环境和影响水资源循环利用的问题，采用水热法合成十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）改性二硫化钼（MoS₂），并通过浸渍法将其负载于聚氨酯海绵表面，成功制备了一种超疏水亲油的MoS₂海绵（MS海绵）。结果表明，MS海绵具有丰富的孔结构、良好的机械强度和优异的稳定性。在油水分离性能方面，MS海绵对食用油/水乳液的分离效率高达95.2%，显著优于未改性聚氨酯海绵，且对多种油品乳液均表现出优异的吸油能力，最高吸油量可达到96 g/g。此外，经20次重复使用后，MS海绵吸油量仍保持较高水平，且结构形状基本不变。MS海绵可实现连续油水分离，在模拟海洋溢油的处理中展现出良好的适用性。研究为油水分离材料的开发提供了新思路，也为溢油回收与含油废水治理提供了高效、低成本的技术方案。

关键词: MoS₂, 超疏水, 聚氨酯海绵, 油水分离, 选择性吸附

Abstract:

To address the serious pollution of aquatic ecosystems and the impediment on water resource recycling caused by oily wastewater, molybdenum disulfide (MoS₂) modified with hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) was synthesized via a hydrothermal method and loaded onto the polyurethane sponge via an impregnation method to successfully prepare a super hydrophobic and oleophilic MoS₂ sponge (MS sponge). MS sponge exhibited a rich porous structure, good mechanical strength and excellent stability. The separation efficiency of MS sponge for edible oil/water emulsion was 95.2%, significantly outperforming the unmodified polyurethane sponge. It showed excellent oil absorption capacity for various oils, with the maximum reaching up to 96 g/g. Moreover, the oil absorption capacity of MS sponge remained high even after 20 cycles of reuse, and the shape also remained basically unchanged. Meanwhile, MS sponge could achieve continuous oil-water separation and demonstrated good applicability in the treatment of marine oil spills. This study provides new ideas for the development of oil-water separation materials and also provides an efficient and low-cost technical solution for the practical application of oil spill recovery and oily wastewater treatment.

Key words: MoS₂, superhydrophobic, polyurethane sponge, oil-water separation, selective adsorption

中图分类号:

X703.1

黄建凯, 胡振华, 刘虎, 钟键, 焦端正, 叶非华, 肖纯. MoS₂疏水聚氨酯海绵的制备及其油水分离性能研究[J]. 工业水处理, 2025, 45(11): 158-164.

Jiankai HUANG, Zhenhua HU, Hu LIU, Jian ZHONG, Duanzheng JIAO, Feihua YE, Chun XIAO. Preparation of MoS₂ hydrophobic polyurethane sponge and its oil-water separation performance[J]. Industrial Water Treatment, 2025, 45(11): 158-164.

https://www.iwt.cn/CN/Y2025/V45/I11/158

图/表 10

图1 MS海绵的制备示意

Fig.1 Schematic diagram of the MS sponge preparation process

图2 PS海绵、MS海绵和MoS₂粉末的XRD（a）、FT-IR（b）谱图

Fig.2 XRD（a），FT-IR（b） spectra of PS sponge，MS sponge，and MoS₂ powder

图3 PS海绵（a）和MS海绵（b）的SEM，MS海绵的元素面扫描图（c~f）及EDS能谱图（g）

Fig.3 SEM images of PS sponge（a） and MS sponge（b），elemental mapping image（c-f） and EDS spectrum of MS sponge（g）

图4 MS海绵的压缩应力-应变曲线

Fig.4 Compressive stress-strain curves of MS sponge

图5 MS海绵的油和水接触角（a），MS海绵疏水性能随接触时间、pH的变化（b），PS和MS海绵的实物照（c）及其在水中的自然状态（d），MS海绵浸入水中的照片（e）

Fig.5 Oil and water contact angle of MS sponge（a），variation of the hydrophobicity of MS sponge with contact time and pH（b）， photos of MS sponge and PS sponge（c），their natural state（d） and MS sponge immersed in water（e）

图6 PS海绵和MS海绵对食用油/水混合液的分离效果

Fig.6 Separation efficiencies of PS sponge and MS sponge for oil/water mixtures

图7 MS海绵在不同水体中（a）和对不同油品（b）的吸油能力

Fig.7 Oil absorption capacity of MS sponge in different water bodies（a） and for different oil products（b）

图8 MS海绵吸油循环性能（a）及吸附前后MS海绵的形态变化（b）

Fig.8 Cycle oil absorption performance of MS sponge（a） and morphological changes of MS sponge before and after adsorption（b）

图9 MS海绵分离食用油/水（a）和氯仿/水（b）的过程及连续食用油/水分离实验（c）

Fig.9 Process of separating edible oil/water（a） and chloroform/water（b） using MS sponge and continuous experiment of separating edible oil/water（c）

表1 不同改性海绵材料的油水分离性能对比

Table 1 Comparison of oil-water separation performance of different modified sponge materials

吸附材料	油/有机溶剂	吸附量/（g·g^-1）	连续油水分离	循环次数	参考文献
PDMS@TiO₂海绵	柴油	14	否	60	〔17〕
PDMS@TiO₂海绵	氯仿	44	否	60	〔17〕
MTMS@DMDDS海绵	汽油	52	否	200	〔18〕
	柴油	58
	正己烷	47
PDMS@SiO₂@WS₂三聚氰胺海绵	汽油	46	否	10	〔19〕
PDMS@SiO₂@WS₂三聚氰胺海绵	氯仿	112	否	10	〔19〕
PDMS@MoS₂海绵	汽油	43	否	10	〔20〕
PDMS@MoS₂海绵	氯仿	85	否	10	〔20〕
TiO₂海绵	机油	58	否	20	〔21〕
TiO₂海绵	氯仿	88	否	20	〔21〕
CTAB@MoS₂海绵	汽油	70	是	20	本研究
	柴油	68
	正己烷	61
	氯仿	96

参考文献 21

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