基于无氟体系构建高度耐用的超疏水-超亲油静电纺丝纤维膜

随着工业含油废水增加，海洋和河流中石油泄漏事故的频繁发生以及有机溶剂的排放对公共健康和生态环境造成长期威胁。目前，溢油事故与工业含油废水的传统方法包括撇油器收集、原位燃烧、生物修复和石油隔离，但是，这些技术具有高操作成本、高毒性、低分离效率高、选择性低、回收能力差、有害副产物等缺点。因此，迫切需要研究低成本环保的分离油水混合物的材料。

基于聚合物的静电纺丝过滤膜引起人们越来越多的关注，由于其具有较高的表面积与体积比，相互连接的孔隙结构，可控的孔径，良好的柔韧性和优异的结构稳定性。一些聚合物包括聚苯乙烯（PS），聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA），聚氨酯（PU），聚乳酸（PLA），聚氯乙烯（PVC）和醋酸纤维素（CA）已被电纺成纤维膜，专为油水分离而设计。但是，大多数报道的具有特殊润湿性的纤维膜材料往往具有低机械强度，结构完整性不好和对机械力高度敏感，显著限制它们在工业中的潜在应用。

近日，南京林大黄超伯教授和东南大学付国东教授首先制备电纺聚酰亚胺（PI）纳米纤维，然后原位聚合含二氧化硅纳米颗粒的聚合物聚苯并嗯嗪(PBZ)单体构建超疏水/超亲油电纺膜（SNP/PBZ/PI膜）。所得的PI基膜具有优异的超疏水性和超亲油性，水接触角高于154°且油接触角接近0°。同时，该膜具有良好的化学和热稳定性以及高耐盐性。此外，用于分离各种油/水混合物时，该膜具有高分离效率（99％以上）和高通量（4798 L·m^-2·h^-1）以及良好的可重复使用性和滤液中的油含量低于5 ppm等优点。值得注意的是，该研究提供了一种简单而经济的技术来制备可用于含油废水处理和溢油处理的超疏水/超亲油静电纺丝膜。

图1 SNP/PBZ/PI膜的制备过程示意图。

图2 (a)原始PI纳米纤维膜的SEM图像; (b) 用PBZ处理的PI纤维膜; (c) 由PBZ和二氧化硅溶液涂覆的PI纳米纤维膜和(d) 分离油水后的SNP/PBZ/PI膜混合物（左下方的插图是WCA光学图像；右上方的插图是高放大倍数的图像）。

图3 SNP/PBZ/PI膜油水分离水和二氯甲烷过程的照片。

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