海上漏油事故的频繁发生和工业含油废水的大量排放,不仅对水生态系统造成灾难性影响,甚至会威胁到人类的生存环境。在各种油污处理方法中,吸附法被认为是目前为止最有效的油污处理方法之一,且具备生态友好和经济高效等优点。因此,无论是在基础研究还是在实际应用方面,开发出廉价可靠的油吸附材料都是当前亟待解决的关键问题。高内相乳液(HIPEs)具体指的是分散相体积分数超过74%的高度粘稠的膏状乳液,由内分散相和外连续相构成,且在乳化剂的作用下得以稳定存在。通过聚合反应可得到聚合产物的整体结构,后通过将分散相去除得到多孔的聚合物材料,即PolyHIPEs。制备得到的PolyHIPEs因具备孔隙率高和孔结构连通等优点,在分离领域有着广阔的应用前景。本文通过HIPEs法制备出多孔的聚苯乙烯(PS)基复合材料,并将其应用于油水分离领域。具体研究内容如下:首先,以表面活性剂Span 20(S20)和固体粒子Fe3O4作为共稳定剂、采用高内相乳液法制备出多孔的三维复合泡沫材料S20-Fe3O4/PS。双稳定剂起到有效稳定W/O(油包水)型HIPEs的作用,内部水相比率最高可以达到94.1 wt%。实验中具体探究了 Span 20和Fe3O4粒子投加量等因素对聚合物泡沫材料微观结构的影响规律、确定最佳实验制备方案,并对制备出的复合泡沫材料采用场发射扫描电子显微镜、压汞仪、X-射线粉末衍射(XRD)、热重(TG)、振动样品磁强计(VSM)和接触角测量仪等分析手段进行表征测试。研究结果表明:材料的热分解温度超过280℃,表现出良好的热稳定性;对水接触角(WCA)值达到147°、对油接触角接近0°,体现出亲油疏水性;以轻质的石油产品柴油作为典型的目标污染物,且聚合产物对柴油的吸附容量达8.9 g/g;材料达吸附饱和后,采用乙醇洗脱的方式进行材料的脱附再生,脱油率几乎可以达到100%,而且材料在10次吸附-脱附实验后吸油容量几乎没有下降,表现出良好的循环使用性。第二,将固体羰基铁粉粒子(CIPs)引入到Span 80(S80)稳定的HIPEs模板中,制备出具有高孔隙率和贯通孔结构的S80-CIPs/PS复合泡沫材料,内部水相比率可以达到97.6 wt%,并采用XRD、SEM、FTIR、TG、VSM、万能拉伸试验机和压汞仪等表征手段研究复合材料的理化性质,具体考察了内部水相比率和交联剂比例等因素对材料孔径的影响。研究结果表明:内部水相比率的提高有利于PolyHIPEs孔径的增大,而交联剂比率的提高则导致聚合物材料孔径的减小。制备得到的样品密度低至0.032 g/cm3,孔隙率高达98.1%,对水接触角值为142°,表现出了疏水的特性,可从油水混合物中选择性地将油类污染物吸附移除,且对柴油的吸附容量达22.7 g/g。重要的是,高的孔隙率、连通的孔结构和较强的机械强度使得S80-CIPs/PS复合泡沫材料可以采用离心的方式进行脱附处理,脱油率可以达到90%。且经过10次吸附-离心脱附循环后,吸附容量几乎没有表现出下降。第三,采用4种粒径和形貌不同的Fe3O4粒子,并借助Span 80实现对固体粒子表面的一步改性,制得W/O型Pickering乳液,经聚合得到具有不同微观形貌的S80-Fe3O4/PS复合泡沫材料,探究了不同Fe3O4粒子对复合材料微观结构的影响。采用XRD、SEM、FTIR、TG、VSM、万能拉伸试验机和压汞仪等表征手段研究复合材料的理化性质。实验结果表明:材料表现出了超疏水的特性和良好的亲油性,WCA值超过150°,且油滴在材料表面的接触角值接近0°。制备出的材料对柴油的吸附容量可达32.2 g/g。本章继续沿用离心的方式对材料进行脱附处理,脱油率仍然可以达到90%。且材料在20次循环吸附-脱附实验后,依然保持良好的油吸附性能,体现出了良好的循环使用性。通过吸附等温线和吸附动力学分析,S80-Fe3O4/PS复合材料吸附柴油的过程,热力学上符合Freundlich等温吸附模型,动力学上符合拟二级动力学方程。第四,通过双模板法-HIPEs模板和有机模板分子,以及对内部水相比率的大范围调控,成功制备出了具有超低密度、超疏水特性和可压缩特性的PS海绵材料。通过在HIPEs体系中引入硬脂酸或者硬脂酸钙有机模板小分子达到提高材料微观粗糙度的目的,最终赋予PS海绵材料以超疏水的特性。除此之外,由于具备低密度、高孔隙率、相互连接的网络孔结构和超大的孔径尺寸,PS海绵材料展示出了超高的油吸附速率和优越的油吸附性能,且对柴油的吸附容量达66.2 g/g。吸附饱和后,海绵材料可通过简单的机械压缩进行回收、且脱油率高达85%。重要的是,海绵材料表现出溶胀的特性,10次循环使用后的吸附容量为首次吸附容量的78.1%。PS海绵材料对柴油的吸附过程更好地符合Freundlich等温吸附模型。此外,与拟一级动力学方程相比,PS海绵材料对柴油的吸附过程更好地与拟二级动力学方程相吻合。低成本、高的吸附速率、优越的油吸附性能和可压缩再生的特性,所有这些特点使得PS海绵材料有望成为一种理想、实用的油吸附材料。