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随着生活环境中废水种类和数量的日益增多,发展能够同步去除水中不同种类混合污染物的多功能、高效率、长寿命分离材料是当前废水处理领域的重要研究方向。超浸润材料的开发和研究,对于推动和拓宽废水处理材料的实际应用具有重大的理论和现实意义。本研究根据生物质气凝胶结构组成的特点,结合冰晶模板法和原位掺杂技术,在微观层面上调控生物质气凝胶的三维网络结构和骨架组成,提高气凝胶的机械强度和韧性,同时赋予其不同超浸润性,获得可高效去除水中污染物的超弹性多功能生物质气凝胶。通过对生物质气凝胶的结构设计、合成制备以及去除水中污染物相关性能和机理等方面的研究,掌握超浸润/超弹性生物质气凝胶的设计制备方法及性能调控技术,明确生物质气凝胶结构组成与性能之间的关系规律,揭示其去除水中不同种类混合污染物的多功能协同作用机制,为生物质材料在废水处理领域的发展和应用提供理论依据和技术保障。本论文主要在如下几个方面进行了创新性研究:（1）针对生物质气凝胶在油水分离过程中机械性能差的问题,采用三种不同的冰晶模板法:直接冷冻、单向冷冻和双向冷冻,制备了纤维素纳米纤维（CN）增强海藻酸钠（SA）气凝胶。经过离子交联和硅烷改性后,压缩试验表明双向冷冻制备的平行层状微观结构SA/CN气凝胶具有超弹性,从而在应对较大压缩应变时仍能有效地恢复其原始形状。每次压缩循环能量损耗仅为0.04,最大压缩应力为80.4kPa,塑性变形为4.15%。另外,平行层状结构气凝胶表面与水和油接触角分别为148.7°和0°。结合平行层状结构气凝胶的超弹性和疏水性/超亲油性,可将气凝胶用于油水混合物的分离,其吸油能力可达自身重量的34倍。此外,平行层状结构气凝胶还可以在蠕动泵的辅助下实现油水混合物的连续分离。（2）采用双向冷冻和离子交联相结合的方法,在海藻酸钠（SA）基体中加入香蒲纤维（TOFs）和氧化石墨烯（GO）,制备了超弹性水下超疏油性生物质气凝胶。其中SA片和GO纳米片通过氢键沿TOFs紧密生长,在SA/TOFs/GO气凝胶内部形成大量的平行层状结构,而且平行片层由蜂窝状多孔结构桥接。在循环压缩实验条件下,独特的内部结构使应力分布于整个平行片层上,避免了应力集中,从而赋予气凝胶稳定的机械性能。此外,由于其具有水下超疏油性,气凝胶可用于各种油（如煤油、原油和正己烷等）与水的分离,且具有较高的油水分离效率（>98.2%）。同时,气凝胶表面含氧基团/非氧化区与染料之间通过静电相互作用和π-π共轭作用相结合实现水中染料的去除,去除效率高达98.0%。更重要的是,气凝胶在100次吸附-脱附过程中具有循环利用性,并保持了优异的染料吸附能力（>86.9%）,从而实现了水中不溶性油及水溶性有机污染物的高效同步去除。（3）针对生物质气凝胶在水环境中内部多孔结构易塌陷、易溶胀,导致其机械性能差,无法长期循环使用的问题。通过双向冷冻的方法,以壳聚糖（CS）为基体,竹纤维（BFs）为增强相,加入碳酸钙（CaCO3）微球,得到具有水下超弹性的CS/BFs/CaCO3气凝胶。气凝胶在水中压缩时,经过恒定应变为60%重复压缩/释放10000次循环之后,仍可有效恢复其原始形状。该气凝胶具备水下超疏油性,可用于各种油水混合物的分离,且具有较高的油水分离效率（>97.5%）。此外,气凝胶通过其表面丰富的羟基和氨基与染料分子形成氢键,与重金属离子发生螯合作用,使得水溶性污染物只需经过气凝胶的简单过滤即可实现连续快速去除,去除效率均高于99.9%。