结合电纺制备不对称超润湿的Janus膜用于膜蒸馏

严重的水污染和淡水稀缺是威胁全人类的两个全球性问题。 因此，开发适当的废水处理技术并寻求海水和微咸水等替代来源尤为重要。膜蒸馏(MD)是一种以膜为基础的热驱动过程，热进料中的水分子在液体/膜界面蒸发，并通过疏水多孔膜扩散到冷蒸馏物。值得注意的是，膜蒸馏可以充分利用余热产生高质量的水，并且不受水质条件的限制，因此成为废水处理或海水淡化的可行技术。

哈尔滨工业大学王威教授团队提出了一种顺序电喷雾方法，用于制造透气且不对称超润湿的Janus皮层，该层与电纺疏水性PVDF纳米纤维膜相结合，以防止膜污染并保持膜的耐久性。该复合膜具有疏水性PVDF纤维膜基底，孔隙结构相互连通，并且通过简单地调节含有亲水或疏水二氧化硅纳米粒子的电喷雾溶液的浓度，使得不对称超润湿的Janus皮层分别具有水下超疏油性和空气中超疏水性。值得注意的是，用于构建Janus表皮的顺序电喷雾工艺可能适用于各种其他选择性分离。这部分工作发表在了Journal of Membrane Science上。

详细步骤如图1所示。值得注意的是，无论是超疏水层还是超亲水性复合层，其结构都与荷叶相似，层次粗糙。因此，所得的Janus表层能够在超亲水表面上形成水层，在超疏水表面上形成气穴沉积在疏水性PVDF纳米纤维膜上。最终，具有良好透气性的Janus膜在含高浓度润滑油的高矿化度水处理中表现出稳定的性能，可能成为含油废水处理或海水淡化的潜在候选者。

图1.（a）超疏水性SiO₂ 纳米粒子的制备示意图。 （b）在项链结构的PVDF 纳米纤维膜上制备具有不对称超润湿性的Janus皮层的示意图。 （c）提出的防污和抗湿润性能的机理。

图2. Janus膜的形态，孔结构和机械强度。

图3. Janus膜的润湿性能。

图4. 与相关膜相比，Janus膜的耐湿性和耐久性。

图5 与相关膜相比，Janus膜具有较好的耐污性和耐久性

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