天津工業大學陳英波J. Taiwan Inst. Chem. E.：電噴霧結合靜電紡絲工藝制備PA6-rG

DOI: 10.1016/j.jtice.2021.01.019

構建高效的油水分離膜是嚴重含油污水處理的關鍵，而石墨烯被認為是油水分離膜的理想候選材料。在此，當氧化石墨烯存在時，首先對己內酰胺進行原位聚合，成功合成了聚酰胺-6-還原氧化石墨烯復合物（PA6-rGO）。然后，采用靜電紡絲和電噴霧工藝相結合制備了PA6-rGO納米纖維膜。通過兩步法在普通電紡纖維膜表面制備了具有微球/珠纖維結構的納米纖維表層。研究了重力驅動下納米纖維膜對乳液的分離性能。結果表明，表面活性劑穩定乳液的通量達到765.4 L m-2 h-1，截留率高達99.6％。預期可將其用于低壓驅動膜分離系統中，以實現對嚴重含油污水的初步分離。

圖1.rGO增強PA6復合材料的原位聚合示意圖，以及通過電噴霧結合靜電紡絲工藝構建PA6-rGO NFM的示意圖。

圖2.（a）分散在乙醇中的云母上的GO的AFM圖像，（b）分散在乙醇中的云母上的PPG的AFM圖像，（c）GO和PPG單層上的高度分布，（d）PPG片材的3D AFM圖像。

圖3.GO和PA6-rGO復合材料的化學結構表征：（a）GO，rGO，PPG-0.5的拉曼光譜，（b）GO，rGO，PPG-0.5的FT-IR光譜；（c）GO，rGO，PA6，PPG-0.5的XPS光譜，（d）GO，rGO，PA6，PPG-0.5的C1s XPS光譜。

圖4.（a）PPG和GO的TGA光譜，（b）PA6、PG-0.1和PG-0.5復合材料的應力-應變曲線。

圖5.（a）PA6-rGO-0.5復合材料和（b）PPG-0.5的橫截面SEM圖像。

圖6.（a）9％NFM，（b-e）1％@9％NFM，3％@9％NFM，5％@9％NFM，7％@9％NFM的表面SEM圖像。

圖7.（a）9％NFM，（b）3％@9％NFM，（c）5％@9％NFM，（d）7％@9％NFM的纖維直徑分布。

圖8.（a）1％@9％NFM，（b）3％@9％NFM，（c）5％@9％NFM的電噴霧微珠直徑分布。

圖9.（a）9％NFM，（b）3％@9％NFM，（c）5％@9％NFM，（d）7％@9％NFM的真彩色共聚焦顯微鏡圖像。

圖10.（a）不同NFMs的等溫吸收和解吸曲線，以及（b）孔徑分布。

圖11.不同NFMs的動態水接觸角。

圖12.（a）5％@9％NFM的直觀水下疏油性；（b）9％NFM，（c）3％@9％NFM，（d）5％@9％NFM，（e）7％@9％NFM的水下油接觸角。

圖13.5％@9％NFM對有機硅-Span-80截留的影響。

圖14.（a）在分離硅SSE期間所制備的NFMs的滲透通量。（b）所制備的NFMs的截留率和FRR。（c）在硅SSE分離試驗循環中，5％@9％NFM的滲透通量和截留率。（d）5％@9％NFM對不同SSEs的滲透通量和截留率。

圖15.分離過程后，（a）9％NFM，（b）3％@9％NFM，（c）5％@9％NFM和（d）7％@9％NFM的表面形態。

圖16.（a）PA6-rGO NFMs與代表性分離材料之間的通量和排油率比較。（b）NFM的SSE分離過程示意圖。