我国正进入盐穴地下储备库的大规模建造时期,而大部分盐穴储库都将采用技术相对成熟的油垫水溶法进行建设。但是建腔结束后,油垫往往因回收困难而无法循环使用,这不但增加了建腔成本,而且造成了大量资源的浪费。同时含有油污的卤水如果处理不当,也会对生态环境造成巨大危害。因此,盐穴储库建造中油垫的高效回收方法及油水分离材料的研究具有重要的工程价值。本文基于极端润湿性的相关理论,采用电泳沉积法和刻蚀-电泳复合法制备了新型的超疏水-超亲油微纳米表面材料,研究了不同表面材料的极端润湿性能和油水分离性能,并基于毛细力学基本理论探索了超疏水-超亲油表面材料的油水分离的机理。论文取得的主要创新成果有:(1)成功研制了一种电泳沉积法在铝合金和不锈钢基材上制备具有纳米结构的超疏水-超亲油表面材料。通过对材料的结构形貌、化学成分和润湿性进行系统分析,获得了实现较优形貌与油水差异润湿性能表面的制备工艺。该工艺下获得的表面材料具有纳米级粗糙结构,对卤水的接触角和滚动角分别为163.5°和3.5°,对柴油的接触角为0°。在筛网基底上制备能够实现对具有明显液相的卤水柴油混合溶液的有效分离,短时间内卤水中浮油的回收效率可达到92.4%以上。(2)成功研制了一种化学刻蚀-电泳沉积复合法在铝合金和不锈钢基材上制备具有微纳米分级结构的超疏水-超亲油表面材料。通过优化刻蚀液配比和电泳沉积动力学参数对超疏水表面材料进行结构优化和性能改进,使其表现出优异的油水差异润湿性,饱和卤水的接触角分别提升至167.1°和166.2°,柴油可以在两种表面快速铺展,接触角为0°。并且,研制的微纳米表面材料表现出较好的耐卤水腐蚀性、机械耐磨性和疏水耐久性。在筛网基材上制备能够实现卤水浮油的高效收集,短时间内油水分离效率达到93.1%以上。(3)基于经典的润湿理论,从表面几何结构参数和系统能量角度出发,分析了纳米表面和微纳米分级表面的几何结构变化对其极端润湿性能的影响。结果表明具有微纳米分级结构的表面能够提供更稳定的Cassie润湿状态、更高的接触角以及更低的滚动角。被认为是更有利于实现油水差异润湿性的表面材料。此外,通过液滴冲击实验,发现卤水液滴在冲击微纳米表面过程中能量的消耗相对较小,表现出更稳定的动态超疏水性,这性归因于表面的微纳米分级结构基于润湿压力和反润湿压力关系的协同作用。(4)为克服传统油水分离过程间歇操作的缺点,克服传统分离材料在盐穴储库油垫回收方面的局限,基于研制的微纳米超疏水-超亲油表面材料,发明了一种可实现连续高效回收卤水中浮油的装置。并通过该装置对油水分离材料的分离性能和规律进行研究。并基于毛细动力学理论将油水分离过程简化为毛细作用下的流动过程。初步探讨了超疏水-超亲油分离材料的油垫回收机理,并对分离过程的相关物理量进行了计算,为超疏水-超亲油材料在盐穴储库建造油水分离中的应用提供理论基础。