DOI:10.1016/j.memsci.2020.118709
通過3D打印近場靜電紡絲（NFES）技術制備了具有規則幾何孔結構的新型聚偏氟乙烯（PVDF）纖維膜。將PVDF/SiO2溶液靜電紡絲成具有三角形、矩形、六邊形和正方形以及圓柱形等一系列規則幾何孔結構的纖維膜。所制備的PVDF纖維膜顯示出優異的過濾性能，其具有1020.7 L·m-2·h-1的高通量，96.7％的顆粒截留率（將平均粒徑為50μm的SiO2水分散體作為進料溶液時）。此外，還研究了孔幾何形狀（矩形的長寬比）對膜結構和過濾性能的影響。當長寬比從1:1增加到2:1時，水通量幾乎提高了75.5％，同時顆粒截留率穩定在95％以上。更重要的是，利用AutoCAD中不同預設參數設計的膜，可以對不同粒徑的微粒進行篩分和分離。這項工作表明，通過設計膜的孔幾何形狀可以有效地調節膜的滲透性能。該PVDF纖維膜具有規則的幾何孔結構，非常適合在多種分離場合中進行精確分離。
圖1.PVDF纖維膜的3D打印近場靜電紡絲和過濾過程的示意圖。
圖2.過濾裝置示意圖。
圖3.不同孔形狀的SEM圖像和幾何參數（三角形-0.7mm，六角形-0.6mm，正方形-0.3mm）
圖4.通過3D打印近場靜電紡絲制備的PVDF纖維膜的數字圖像。
圖5.所制備的具有不同孔徑（0.05、0.10、0.15、0.20、0.25mm，從上到下，a：×5000；b：×500；c×50）的膜樣品的SEM圖像。
圖6.（a）孔徑對膜孔隙率的影響（b）孔徑對膜純水通量的影響。
圖7.孔徑對表面潤濕性的影響。
圖8.孔徑對力學性能的影響。
圖9.膜對不同二氧化硅顆粒溶液的截留性能（操作壓力：-0.02MPa）。
圖10.相應的FRR、DRt和DRir值。
圖11.操作時間對截留特性的影響。
圖12.不同孔徑膜的滲透溶液的光學圖像，M-0表示進料溶液，M-1-M-5表示經M1-M5處理的滲透溶液。
圖13.具有不同長寬比（a：×5000；b：×500；c：×50）的膜樣品的SEM圖像。
圖14.長寬比對截留率的影響：（a）截留通量，（b）截留率。
圖15.在顯微鏡觀察下，不同長寬比的膜的進料和滲透溶液的光學圖像，S-0表示進料溶液，S-1、S-2、S-3表示經S1、S2、S3處理的滲透溶液。
