J. Appl. Polym. Sci.：耐油污PVP/PAN電紡膜用于高效分離油水混合物和乳液

DOI:10.1002/app.50043

由于石油泄漏事故頻發，含油廢水排放量不斷增加，油水分離成為一個亟待解決的社會問題。污染和廢水不僅會破壞環境，而且還會危害人類健康。由于油污的粒徑很小，因此分離油水乳液仍然是一個挑戰。本研究開發了一種簡便的策略來制備親水性聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈（PVP/PAN）納米纖維膜，用于油水混合物和乳液分離。膜表面的最低水接觸角達到16.7°，因此膜能夠有效地抵抗油污染。而且，該膜還可以通過重力有效地分離出油水混合物和乳液。此外，它可以在惡劣條件下（pH=1和14）分離油水混合物。本工作制備的膜在水處理和環境工業的實際應用中具有很大的潛力。

圖1.PAN膜和PVP/PAN膜的SEM圖像（×20,000）。（a）PAN膜，（b）PVP（K30，10KDa）/PAN膜，（c）PVP（K90，360KDa）/PAN膜，（d）PVP（K150，1760KDa）/PAN膜。其中，在不同PVP下PVP/PAN膜的比例為1:10。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈；SEM，掃描電子顯微鏡

圖2.（a）PAN膜和具有不同分子量PVP的PVP/PAN膜的WCA。（b）用于油水分離的不同分子量PVP/PAN膜的滲透通量。（c-f）不同分子量PVP/PAN膜進行油水分離的循環性能。（c）PVP（K30，10KDa）/PAN膜，（d）PVP（K90，360KDa）/PAN膜，（e）PVP（K150，1760KDa）/PAN膜，（f）PAN膜。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈；WCA，水接觸角[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖3.（a-f）初始和10個循環后PVP（K30，10KDa）/PAN膜的SEM圖像（×20,000）。（a）1:20初始，（b）1:10初始，（c）1：5初始，（d）10個循環后1:20，（e）1:10，（f）10個循環后1：5。（g-h）不同混合比例的PVP/PAN膜的WCA。（g）初始，（h）10個循環后。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈；WCA，水接觸角[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖4.初始PVP/PAN膜和10個循環后的PVP/PAN膜以及PAN膜的FT-IR光譜，FT-IR，傅立葉變換紅外光譜；PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖5.（a-b）PAN膜的XPS光譜：（a）C1s，（b）N1s。（c-h）初始PVP/PAN膜和10個循環后PVP/PAN膜的XPS光譜：（c）C1s，（d）N1s和（e）O1s屬于初始PVP/PAN膜；（f）C1s，（g）N1s和（h）O1s屬于10個循環后的PVP/PAN膜。（i-j）表面化學表征：不同膜的（i）C1s和（j）N1s能級信號XPS光譜。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈；XPS，X射線光電子能譜[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖6.（a）不同比例的PVP（K30，10KDa）/PAN膜用于油水分離的滲透通量。（b-c）PVP/PAN膜和PAN膜在油水分離中的循環性能。（b）PVP/PAN（1:20），（c）PAN膜。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖7.（a）不同比例的PVP（K30，10KDa）/PAN膜用于油水乳液分離的滲透通量。（b）PVP/PAN（1:20）膜在油水乳液分離中的循環性能。（c-d）分離前后的油水乳液照片。（c）分離前，（d）分離后。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖8.10個循環后PAN膜、PVP膜、初始PVP/PAN膜和PVP/PAN膜的TGA。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈；TGA，熱重分析[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖9.（a）通過1:20 PVP（K30，10KDa）/PAN膜分離腐蝕性油溶液（酸、鹽和堿），PVP/PAN膜在（b）酸（pH=1），（c）鹽（pH=7）和（d）堿（pH=14）中的循環性能。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]