DOI:10.1016/j.memsci.2020.118327
本研究的目的是在不使用昂貴/復雜的化學改性方法的情況下，僅利用電紡納米纖維開發高效且經濟的超濾（UF）介質/膜。假設，在熱壓由熱塑性聚合物（例如PVDF）和骨架聚合物（例如PAN）組成的雜化電紡納米纖維膜（ENMs）期間，PVDF納米纖維可能會部分熔融/軟化甚至斷裂，從而導致納米纖維的粘連/融合。
這將進一步導致膜孔隙率的降低和膜形態/結構的變化，從而降低膜的當量/表觀孔徑。為了驗證這一假設，通過使用2.5、5和10 MPa的不同壓力，將收集的PAN/PVDF雜化ENMs（PPHENMs）在180℃（PVDF熔點約177℃以上）下熱壓。為了進行比較，PPHENMs在60℃下熱壓制備。在10 MPa下熱壓的PPHENMs 180的最低孔隙率約為16.7 vol％，表明納米纖維在膜中占據約5/6的體積。在4 bar的施加壓力下，膜的純水通量值較高，約為200 L?m-2?h-1。而且，該膜可以從水中完全濾除/去除尺寸大于20 nm的聚苯乙烯顆粒，對牛血清白蛋白和牛γ-球蛋白分子的截留率分別達到約60％和75％。因此，由熱塑性納米纖維和骨架納米纖維制成的熱壓雜化ENMs可以為高性能超濾介質/膜的開發提供一種創新且簡便的方法。
圖1.示意圖顯示通過靜電紡絲和熱壓制備PPHENMs60和PPHENMs180。
圖2.SEM圖像顯示了在2.5 MPa（A1和B1）、5 MPa（A2和B2）和10 MPa（A3和B3）的不同壓力下，在60℃（A1-A3）和180℃（B1-B3）下熱壓的六個PPHENMs的表面形態結構。為了比較，A0的SEM圖像是從一個具有代表性的PAN/PVDF雜化ENM的膜表面獲得的。
圖3.SEM圖像顯示了六個PPHENMs在60℃（頂部）和180℃（底部）下,在2.5 MPa（第一列）、5 MPa（第二列）和10 MPa（第三列）的不同壓力下熱壓的橫截面形態結構。
圖4.從收集的PPHENMs、PPHENMs60和PPHENMs180的代表性樣本中獲得的XRD圖譜。請注意，在不同壓力下熱壓的PPHENMs60和PPHENMs180樣品具有幾乎相同的XRD圖譜，表明壓力對晶體結構沒有顯著影響，而圖中PPHENMs60和PPHENMs180的XRD圖譜是從2.5 MPa壓力熱壓樣品中獲得的。
圖5.在不同壓力下熱壓的PPHENMs60和PPHENMs180樣品的純水通量值及其變化。實驗在4 bar的施加壓力下進行。數據表示為平均值±一個標準偏差（n=3）。
圖6.PPHENMs60和PPHENMs180的過濾性能。（A）不同PPHENMs60的截留率隨進料總體積的變化。過濾混合物包含尺寸為200或100 nm的聚苯乙烯顆粒。數據僅表示為平均值（n=5），因為標準偏差非常小。（B）不同PPHENMs180的截留率隨熱壓壓力的變化。過濾混合物包含尺寸為40、30或20 nm的聚苯乙烯顆粒，而過濾溶液包含尺寸約10 nm的牛γ-球蛋白或BSA分子。每種混合物/溶液的總進料體積為104 mL。數據表示為平均值±一個標準偏差（n=5）。以上所有實驗均在4 bar的施加壓力下進行。
