DOI:10.1021/acsami.0c12912
在含油廢水處理中，開發具有可切換油水分離性能的微結構和多功能膜已成為人們的迫切需求。在此，采用可控的Janus噴嘴，通過靜電紡絲技術創新性地制備了具有核殼結構的天然絲瓜絡/聚偏氟乙烯（PVDF）納米纖維，用于重力驅動水凈化。由于PVDF的較低粘度和表面張力，通過調節PVDF組分的流速，獲得了核-殼結構的復合纖維。此外，在流場雷諾數小于2300的條件下，構建了流體的穩定層流運動。為了探索微觀結構的形成機理，控制一系列不同長度的Janus噴嘴，以研究兩種不混溶組分的混合情況。兩組分之間的重力差異可能會引起射流運動的擾動，PVDF組分會單向包裹絲瓜絡以形成外殼層。最重要的是，干燥的絲瓜絡/PVDF膜可將油從油水混合物中分離出來，而水潤濕的膜表現出可切換的分離效果，可以將水從混合物中分離出來，因為親水性絲瓜絡與水分子氫鍵的羥基形成水合層。該復合纖維可應用于實際水修復中，而制備核-殼結構的方法對于涉及宏觀核-殼納米或微纖維的技術應用具有指導意義。
圖1.絲瓜絡/PVDF電紡納米纖維的靜電紡絲制備。
圖2.（A）電紡PVDF納米纖維和絲瓜絡/PVDF納米纖維的SEM圖像、直徑分布和水接觸角度，PVDF的進料速度不同。（B）電紡復合納米纖維的XRD圖。（C）天然絲瓜絡、預處理絲瓜絡和電紡絲瓜絡/PVDF-0.5的FTIR光譜，以及（D）電紡PVDF納米纖維和絲瓜絡/PVDF納米纖維的FTIR光譜。
圖3.絲瓜絡/PVDF電紡納米纖維在不同PVDF進料速率下的（A）TEM圖像和（B）XPS分析。（C）絲瓜絡/PVDF-0.5電紡納米纖維的TEM圖像，單噴嘴端的長度不同。（D）作用在初始靜電紡絲射流截面上的力。（E）偏析運動的兩種可能模式。
圖4.（A）電紡膜的水接觸角。（B）用3.5wt％NaCl、pH=3 HCl、pH=11 NaOH溶液、葵花籽油、玉米油和己烷測定絲瓜絡/PVDF-0.5膜的接觸角。（C）干電紡膜的油流量和分離效率。（D）預潤濕電紡膜的水通量和分離效率。數碼照片和示意圖顯示（E）油滲透到干燥的絲瓜絡/PVDF-0.5膜中，（F）水滲透到預潤濕的絲瓜絡/PVDF-0.5膜中，（G）混合物未能滲透到預潤濕的絲瓜絡/PVDF-0.3和絲瓜絡/PVDF-0.8膜。（H）干電紡膜10個分離循環的油流量和分離效率。（I）預潤濕電紡膜10個分離循環的水流量和分離效率。（J）油包水混合物電紡膜的油流量和分離效率。
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