木质纤维素以其独特的优势及其化学性质获得了科研工作者的广泛关注。本文以纸浆木质纤维素为原料,采用表面化学改性方法制备具有不同润湿特性的木质纤维素,探讨木质纤维素表面发生的化学反应机制,表面微观结构的形成过程、表面化学组成及其润湿性的变化规律。将所得的改性木质纤维素用于油水分离,评价了改性木质纤维素对不同类型油脂的吸收性能,以及对不同类型油水混合物的分离效率。本论文的研究为木质纤维素表面润湿性调节以及绿色改性方法提供理论支持和高值化利用技术。每年全球各地溢油事件频发,极大地危害着生态和环境安全,而超润湿材料常用于处理这些环境危机。木质纤维素以其优良的可再生性以及功能可调控性,被广泛应用于各个领域,然而,在油水分离应用领域却鲜有研究。本文致力于木质纤维素表面化学研究,通过绿色化学反应调节其表面的润湿性并将其应用于油水分离领域,主要研究内容如下四个方面:(1)探究在乙醇溶剂中硅烷偶联剂通过水解反应对木质纤维素表面进行超疏水改性的化学反应机理,探究硅烷偶联剂超疏水木质纤维素表面形貌及其化学组成的变化对纤维表面润湿性的作用规律,研究硅烷偶联剂超疏水木质纤维素在不同相对湿度下的吸湿情况,构建了浮油分离装置,研究硅烷偶联剂改性的木质纤维素对油水混合物的的分离情况。研究结果表明:相对湿度在50～90%范围内木质纤维素吸湿重量增加为2.3～8.3%,具有超疏水特性,对不同类型的轻油-水和重油-水混合物的分离效率大于97%,可以保持50次循环。(2)探究水相溶剂中十八胺/三聚氰胺/甲醛(OMF)缩合反应对木质纤维素表面超疏水改性的化学反应机理,探究OMF超疏水木质纤维素表面形貌的变化及其化学组成对木质纤维素表面润湿性的作用影响,研究OMF超疏水木质纤维素对紫外线的抵抗作用和抗污能力,探究OMF超疏水木质纤维素对浮油吸附和重力驱动的油水混合物分离及其循环使用性能。研究表明:OMF超疏水木质纤维素经过双波长紫外光照射168 h后依然保持超疏水特性,对二氧化锰和高锰酸钾水溶液表现较好的抗污效果,浮油可在30 s内被收集,分离效率达97%,循环分离70次后效率保持在96%以上。(3)利用三聚氰胺和甲醛通过缩合反应制备密胺树脂,采用密胺树脂对木质纤维素表面微观结构重构,并使用低表面能的异硫氰酸酯化合物与之反应,制备异硫氰酸酯/密胺树脂(IMF)改性的超疏水木质纤维素,深入分析IMF超疏水木质纤维素形成的化学反应机理,探究IMF超疏水木质纤维素表面形貌及其化学组成的变化对其表面润湿性的影响规律,以及IMF超疏水木质纤维素基于重力驱动的各种油水混合物的分离及其循环实验。研究表明:异硫氰酸酯/密胺树脂超疏水木质纤维素在空气中水滴接触角大于150°,吸附量大于1000%,分离效率大于97%,循环分离50次后接触角依然大于150°。(4)从化学的角度出发,采用匹配极性和非极性官能团的方式探究了三聚氰胺/甲醛缩合反应对木质纤维素表面润湿性的调节作用,赋予了纤维表面水下超疏油/油下超疏水的功能特性,解析液下双重超疏液三聚氰胺/甲醛树脂(DSMF)木质纤维素形成的化学反应机理,探究液下DSMF木质纤维素表面形貌的形成机制及其化学组成对其表面润湿性的影响规律,探索DSMF木质纤维素水下超疏油及油下超疏水的润湿性转换应用实例,最后分析DSMF木质纤维素的降解和物料循环途径。研究表明:三聚氰胺/甲醛缩合反应的条件为p H=5.0,8.8时,在木质纤维素表面形成粗糙的微纳米结构,在空气中水滴初始接触角为129°,10 min后水滴被吸收。在水中不同重油油滴接触角大于150°,在不同轻油中水滴接触角大于150°,油水混合物的分离效率大于98%,对重油-水和轻油-水混合物的50次循环分离效率大于98%,同时液下接触角依然大于150°,对各种轻油的吸附量大于1000%。本论文基于拓展木质纤维素的应用领域和高值化利用为目的,实现油水分离为目标,开发更多绿色的、可持续的木质纤维素材料,遵循表面粗糙结构和化学性质对材料的润湿性的设计原理,对常见的化学反应进行修改,制备出具有各种超润湿性的木质纤维素材料,并将其应用于油水分离。该结果为开发新型超润湿木质纤维素提供了理论依据,避免了制备过程中价格昂贵的含氟化合物使用,降低了材料后处理发生二次污染可能性,为木质纤维素大规模应用于油水分离提供了技术支持。