DOI:10.1016/j.memsci.2020.118905
以聚酯（PET）中空編織管為載體，疏水納米二氧化硅（SiO2）為無機添加劑，通過靜電紡絲工藝制備了一種由三維微球與二維納米纖維交織而成的三維結構管狀聚氯乙烯（PVC）雜化納米纖維膜。其制備策略為雙針雙組分靜電紡絲。二維納米纖維與三維微球交織的協同作用使三維納米纖維膜具有連續的水-油-固界面，從而減慢了水的潤濕過程并提高了膜的疏水穩定性。三維納米纖維膜具有高孔隙率和多級粗糙結構，可作為一種高效的液體分離膜，對各種表面活性劑穩定的油包水乳液的分離效果極佳，而無需外力作用。當SiO2含量達到4wt％時，膜在油下顯示出優異的親油性和超疏水性。此外，在重力驅動下，其滲透通量高達358.60 L/m2 h，分離效率達95％以上，并且在油包水乳液中具有出色的重復使用性。另外，通過該方法制備的三維管狀納米纖維膜具有高孔隙率、優異的機械性能、良好的熱穩定性和疏水穩定性。這種簡單、經濟且環保的方法為含油廢水的處理提供了一個方便而廉價的平臺。
圖1.用于制備管狀PVC/SiO2雜化納米纖維膜的靜電紡絲設備的示意圖。
圖2.用于油包水乳液分離的管狀PVC/SiO2雜化納米纖維膜的裝置圖。
圖3.管狀PVC/SiO2雜化納米纖維膜的形貌；（a）M0，（b）M1，（c）M4，（d）孔徑分布，（e）熱重曲線，（f）應力-應變曲線；1：橫截面；2：表面（插圖是相應的纖維直徑圖像）；3：CSM數據和Ra值。
圖4.管狀PVC/SiO2雜化納米纖維膜的表面潤濕性；（a）M0，（b）M1，（c）M4；1：動態照片顯示煤油快速擴散；2：靜態水接觸角；3：煤油下的水接觸角。
圖5.管狀PVC/SiO2雜化納米纖維膜的形貌；（a）M0，（b）M2，（c）M3，（d）M4，（e）M5；1：橫截面（插圖是相應的靜態水接觸角圖像）；2：表面（插圖是相應的微球直徑圖像）；3：纖維直徑圖像；4：CSM數值和Ra值。
圖6.SEM圖像以及M4膜上Si、O和Cl元素的相應EDX映射掃描光譜；（a）：表面，（b）：橫截面。
圖7.管狀PVC/SiO2雜化納米纖維膜的特性；A：孔徑分布，B：孔隙率，C：應力-應變曲線，D：熱重曲線。
圖8.A：管狀PVC/SiO2雜化納米纖維膜達到近零油接觸角的時間，B：M4膜表面上的水和各種油滴的數碼照片，C：煤油下的水接觸角。
圖9.M4膜的煤油包水乳液分離過程；A：膜和組件，B：分離過程，C：乳劑液滴尺寸分布，D：分離前后的光學顯微鏡圖像和乳劑照片。
圖10.A：煤油包水乳液中M4膜的分離效率，B：煤油包水乳液中M4膜的循環通量，C：使用10次前后，M4膜表面上的水和煤油油滴的照片，D：M4膜對各種油包水型乳液的分離效率。
圖11.SEM圖像，以及煤油包水乳液分離10次后M4膜上Si、O和Cl元素的相應EDX圖譜。
圖12.A：wenzel模型，B：cassie模型，C：連續三維結構，D：連續三維結構的局部放大。
圖13.PVC/SiO2雜化納米纖維膜用于煤油包水乳液分離；A：分離效率，B：滲透通量。
圖14.比較疏水膜的潤濕行為；A：二維結構，B：三維結構。
微信二維碼
