DOI:10.1021/acsami.0c15387
超親水/水下超疏油膜材料在油/水分離領域備受關注。然后，大多數材料在油水分離過程中極易受到污染，這嚴重限制了它們的廣泛應用。本研究采用犧牲模板策略，通過對沸石咪唑酯骨架8（ZIF-8）和聚丙烯腈顆溶液的靜電紡絲，制備了一種具有水下超疏油性能的苦瓜狀納米纖維膜（MCNM）。去除納米晶體ZIF-8模板后留下的開放型孔隙和褶皺不僅增加了所制備纖維膜的孔隙率和粗糙度，而且極大地改善了其水下超疏油性。因此，所制備的MCNM對水下原油具有優異的自清潔性能，避免了油水分離過程中膜污染造成的分離效率和通量下降。同時，在重力驅動下，各種表面活性劑穩定的水包油型乳液的分離效率均高于99.6％，通量可達1580±30L mm-2 h-1。此外，噴砂沖擊和彎曲試驗表明所制備的納米纖維膜上未觀察到明顯的褶皺和裂紋。更重要的是，即使在超聲處理1小時后，所制備的MCNM在惡劣環境（3.5wt％NaCl，4M HCl，50℃熱水）中仍可保持出色的水下超疏油性。良好的機械和化學穩定性使防污型MCNM在今后的含油廢水處理中具有巨大的應用潛力。
圖1.（a，d）PAN膜，（b，e）PAN@ZIF-8膜和（c，f）MCNM在不同工藝條件下的FE-SEM。所制備的納米纖維膜類似于天然苦瓜。（g）PAN@ZIF-8膜和（h）MCNM的三維（3D）形貌圖。
圖2.（a）模擬ZIF-8和所制備的ZIF-8晶體的XRD圖。（b）ZIF-8，PAN膜，水解PAN（H-PAN）膜，PAN@ZIF-8膜和MCNM的FT-IR。（c）MCNM的EDS映射圖像。（d）PAN@ZIF-8膜和處理過的MCNM中Zn 2p3的XPS光譜。（e）MNCM的N2吸附-解吸等溫線。（f）通過BJH方法計算MCNM的孔徑分布。
圖3.（a）PAN膜，PAN@ZIF-8和MCNM的潤濕性。（b）MCNM的UWOCAs和滑動角。（c）MCNM潤濕特性的動態照片。（d）防污測試證明了MCNM對原油的自清潔能力。
圖4.（a）油包水乳液分離的設備和過程。分離前后（b）水包原油和（c）水包己烷乳液的光學顯微鏡圖像和粒度分析。
圖5.（a）PAN膜、PAN@ZIF-8膜和MCNM的重力驅動水通量。（b，c）PAN和PAN@ZIF-8膜的分離效率和通量。（d）MCNM的分離通量和分散質含量。（e，f）10個循環后MCNM的分離通量和效率。
圖6.（a）MCNM接受噴砂沖擊試驗的示意圖。（b）彎曲超過1000次后MCNM的數碼照片。（c）超聲1小時后，MCNM在惡劣環境（3.5wt％NaCl，4M HCl，50℃熱水）中的UWOCAs。
圖7.分離水包油乳液的示意圖。由于ΔP<0，水可以透過空氣中的納米纖維膜。由于ΔP>0，油不能透過油-水-固體三相系統。
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