DOI:10.1016/j.memsci.2020.118476
超親水-水下超疏油（SUS）膜是一種很有前途的含油污水處理材料。然而，開發一種具有高通量和較少膜污染的簡易、低成本和堅固的SUS膜仍然具有挑戰性。在這項研究中，作者報告了一種簡單的靜電紡絲/原位生長策略，以制備用于重力驅動的油/水混合物分離的SUS SiO2@PVA納米纖維膜。具體而言，首先通過靜電紡絲技術制備高度多孔的PVA納米纖維膜，然后通過改良的St?ber反應在原始PVA納米纖維上原位生長二氧化硅納米顆粒。PVA納米纖維上的大量羥基能夠使二氧化硅納米顆粒均勻且穩定地沉積，從而同時實現高表面能（PVA和二氧化硅的親水性）和多尺度粗糙度。如預期的那樣，所制備的膜在空氣中表現出極好的親水性（在空氣中的瞬時水潤濕性）和水下疏油性（水下油接觸角為161.8°，滑動角為6.2°）。SUS SiO2@PVA膜在重力驅動的過濾過程中表現出對游離油/水混合物和各種表面活性劑穩定的水包油乳液的有效分離。此外，由于輕于水的油比重于水的油具有優越的分離性能，因此油密度在分離過程中起著重要作用。此外，該膜表現出強大的可重復使用性，在循環實驗中保持了穩定的除油率和滲透通量。
圖1.（a）制備過程中的形態變化、（b）SUS SiO2@PVA膜的制備過程和（c）制備過程中化學成分變化的示意圖。
圖2.原始（a）和二氧化硅涂覆（b）PVA納米纖維膜的SEM圖像以及相應的納米纖維直徑分布。（c）SiO2@PVA納米纖維膜的EDX映射圖像。
圖3.化學成分表征：（a）原始PVA膜和SiO2@PVA膜的FTIR分析和（b）XPS分析。
圖4.膜的潤濕性表征：水下油滴在（a）原始PVA膜和（b）SiO2@PVA膜上的接觸角。散布在（c）PVA和（d）SiO2/PVA膜表面上的水滴的快照。油滴與（e）原始PVA膜和（f）SiO2@PVA膜的動態水下接觸行為。
圖5.油/水分離性能：（a）照片顯示了游離煤油/水混合物的分離過程；（b）顯示煤油/水乳液分離過程的照片；（c）分離后的煤油/水乳液和滲透液的光學照片，左上方插入的圖顯示了液滴的分布；（d）使用相同的SiO2@PVA膜分離煤油/水乳液的除油率和分離通量穩定性；（e）不同水包油乳液分離工藝的除油率和分離通量。
圖6.（a）比水輕和（b）比水重油滴的不同油/水分離行為的示意圖。
