DOI:10.1016/j.memsci.2020.118950
如何有效地凈化含金屬離子的乳化含油廢水已成為一項艱巨的挑戰。在此，研究者通過靜電紡絲和二次交聯工藝制備了一種具有負表面電荷、良好力學性能和防污性能的新型帶電水凝膠納米纖維膜（CHNM）。當pH=7.2時，表面電位為-32.9mV的CHNM顯示出優異的水包油乳狀液分離性能，對于無表面活性劑乳液的高滲透通量約為10800 L h-1 m-2 bar-1，表面活性劑穩定乳液的高滲透通量約為7100 L h-1 m-2 bar-1。其極好的油/水乳液分離性能可歸因于表面電荷破乳作用（SCD），這在理論上通過有限元分析仿真得到了證實。此外，由于高密度磷酸鹽基團與金屬離子之間的螯合作用，CHNM可以吸收多種金屬離子（Fe3+，Ni2+和Al3+）。多功能CHNM具有出色的油/水乳液分離性能和對金屬離子的良好吸附能力，為開發用于處理含金屬離子油性廢水的新一代膜提供了一條有前景的途徑。
圖1.a）示意圖顯示了CHNM的形成過程。b-d）分別為PVA膜（b），PVA-Glu膜（c），PVA-Glu-PA膜（d）的SEM圖像。e-f）PVA-Glu膜（e）和PVA-Glu-PA膜（f）的水接觸角和水下油接觸角。
圖2.a）膜的衰減全反射紅外光譜（ATR-IR）。b）PVA粉末和膜的X射線衍射（XRD）圖。c）膜的導數熱重分析（DTG）曲線。d）原始干PVA膜，干PVA-Glu，濕PVA-Glu，干PVA-Glu-PA和濕PVA-Glu-PA的拉伸應力-應變曲線。
圖3.a）數碼照片顯示了乳液分離中使用的分離設備。不含表面活性劑的乳液（b）和由SDS穩定的乳液（c）通過PVA-Glu-PA納米纖維膜前后的照片，比例尺為50μm。d）描述PVA-Glu-PA膜的抗油（潤滑油）粘附表面的照片。
圖4.a）通過PVA-Glu和PVA-Glu-PA過濾的無表面活性劑和SDS穩定的水包油乳液的滲透通量和相應的分離效率，誤差線表示標準偏差。b）通過PVA-Glu-PA過濾的不同無表面活性劑和SDS穩定乳液的滲透通量和相應的分離效率，誤差線表示標準偏差。c-d）通過PVA-Glu和PVA-Glu-PA分離前后無表面活性劑的乳液（c）和經SDS穩定的乳液（d）的粒度分布，插圖為100nm至600nm之間的粒度分布。PVA-Glu-PA膜用于無表面活性劑水包油乳液和SDS穩定水包油乳液的循環分離通量（e）和分離效率（f）。
圖5.a）測量PVA-Glu-PA和PVA-Glu膜的表面Zeta電位（ζ）。b）在有無PA的情況下，潤滑油/水和SDS/潤滑油/水的|ζ|值。c）SDS穩定油滴的SCD工藝示意圖。
圖6.CHNMs和SDS穩定油滴產生的靜電場的有限元分析結果。a-d）不同參數的電位分布。L代表兩個油滴中心之間的距離；H表示從油滴中心到CHNM表面的距離。e）標準電場（標準E）隨H的變化而變化，點A是距CNNM表面最近的點，點B是距相鄰帶電油滴最近的點。f）a）中電場線和等勢線的分布。
圖7.a）PVA-Glu-PA對溶液中離子的飽和吸附容量。b）在含離子的乳液分離過程中PVA-Glu和PVA-Glu-PA的金屬離子吸附能力；b）PVA-Glu-PA對原油污染海水的金屬離子凈化性能。
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