DOI:10.1016/j.memsci.2020.118398
水包油乳液的破乳具有挑戰性，但對于含油廢水處理尤其是表面活性劑穩定的水包油（S-O/W）乳液而言，意義重大。電紡納米纖維膜作為破乳介質具有良好的性能，但其機理仍不清楚。本工作研究了膜孔徑和納米纖維表面潤濕性對S-O/W乳液破乳的影響。通過靜電紡絲開發了兩種具有不同納米纖維直徑（＃P2：200 nm和＃P10：1000 nm）的聚偏氟乙烯（PVDF）納米纖維膜。通過在膜＃P2和＃P10上涂覆聚多巴胺層獲得了超親水膜（＃Dopa-P2和＃Dopa-P10）。在聚多巴胺活化的膜表面上進行銀納米顆粒的沉積和隨后的氟化，以制備超疏水性納米纖維膜（＃Ag-P2和＃Ag-P10）。具有與油滴匹配的膜孔徑的超親水膜＃Dopa-P10表現出最佳的破乳效果。通過＃Dopa-P10后，油滴尺寸增加了15倍（從6.5±1.0μm增大至98±7μm）。其機理為超親水納米纖維對油滴周圍的表面活性劑層具有優異的親和力，破壞了油滴在S-O/W乳液中的穩定狀態并促進了油滴的聚結。疏水性和超疏水性膜（＃P10和＃Ag-P10）對油滴表現出負排斥力，幾乎沒有聚結作用。當油滴通過孔徑小于油滴的膜（＃P2、＃Dopa-P2和＃Ag-P2）時，物理切割效應主導了聚結過程。不同表面潤濕性在聚結結果上沒有顯示出明顯差異。
圖1.超親水性（＃Dopa-P10和＃Dopa-P2）和超疏水性（＃Ag-P10和＃Ag-P2）納米纖維膜的制備步驟。
圖2.破乳裝置示意圖。
圖3.（A）聚多巴胺氧化自聚合的反應途徑，（B）PVDF納米纖維膜表面的銀還原，（C）通過1H，1H，2H，2H-全氟癸硫醇在銀納米顆粒表面進行氟化。
圖4.（A和B）原始PVDF納米纖維膜，（C和D）聚多巴胺涂層PVDF膜以及（E和F）氟化后沉積銀納米顆粒的PVDF膜的XPS寬掃描和C 1s高分辨率光譜。
圖5.未改性的PVDF（A）＃P2和（B）＃P10、聚多巴胺改性的膜（C）＃Dopa-P2和（D）＃Dopa-P10、銀涂覆膜和氟化膜（E）＃Ag-P2和（F）＃Ag-P10的FESEM圖像（比例尺，1μm）。
圖6.所有納米纖維膜的EDX映射：（A和B）＃P2和＃P10圖像顯示C和F元素的分布；（C和D）＃Dopa-P2和＃Dopa-P10圖像顯示C、F、Cu和O元素的分布，（E和F）＃Ag-P2和＃Ag-P10圖像顯示C、F和Ag元素的分布（比例尺，1μm）。
圖7.所制備膜在空氣中的水接觸角（1），空氣中的菜籽油接觸角（2），水下不含Tween 80的菜籽油接觸角（3），水下含1 vol％Tween 80的菜籽油接觸角（4）：（A）＃P2，（B）＃P10，（C）＃Dopa-P2，（D）＃Dopa-P10，（E）＃Ag-P2和（F）＃Ag-P10。
圖8.在不同滲透通量下，S-O/W乳液通過不同膜后的（A）油滴尺寸和（B）TMPs變化。
圖9.（A）通過＃P10、＃Dopa-P10和＃Ag-P10后，滲透通量為1000 Lm-2h-1時進料和滲透液的液滴尺寸分布；（B）通過＃P2、＃Dopa-P2和＃Ag-P2后，滲透通量為1000 Lm-2h-1時進料和滲透液的液滴尺寸分布；（C）通過＃Dopa-P10并靜置過夜的S-O/W溶液和滲透液的照片；（D），（E）分別為進料乳液和滲透液的光學顯微鏡圖像（比例尺，100μm）。
圖10.在不同超聲處理時間后，乳液通過＃Dopa-P10后，油滴尺寸的變化。插圖是空氣中的水接觸角，超聲處理60分鐘后＃Dopa-P10膜的FESEM圖像以及相應的EDX圖。
圖11.S-O/W乳液油滴通過不同膜的示意圖。
