DOI:10.1016/j.memsci.2020.118014
采用近場靜電紡絲（NFES）方法制備了具有規則幾何孔結構的聚四氟乙烯（PTFE）薄膜。首先，利用計算機輔助設計（CAD）對膜的孔幾何形狀（三角形、菱形、正方形、六邊形及其不同尺寸）進行了設計。其次，將PTFE乳液與載體（PVA水溶液）組成的PTFE紡絲液電紡成具有規則幾何孔結構的新生PTFE/PVA膜。最后，對新生膜進行燒結處理，得到NFES-PTFE膜。研究了PTFE/PVA質量比、燒結溫度和退火條件、孔幾何形狀對膜形態、結構和性能的影響。結果表明，當PTFE/PVA質量比為6:1，在380℃燒結，隨后在馬弗爐中冷卻時，方形膜具有良好的膜性能及綜合性能。由于PTFE膜具有良好的疏水性，在無外加壓力的情況下，膜具有較高的油通量（707 L·m-2·h-1）和高分離效率（截留率高達99.6%）。其次PTFE膜具有規整且精準的孔結構，因此可用來進行顆粒的順序分離。采用不同孔徑的PTFE膜對不同粒徑（1、5、10、20μm）的混合二氧化硅（SiO2）進行連續分離，截留率達82.0%。
圖1.NFES制備PTFE膜的示意圖。
圖2.油/水分離測試示意圖。
圖3.顆粒過濾測試示意圖。
圖4.（a）各種PTFE/PVA紡絲溶液的流變行為；（b）燒結前后PTFE膜的成分比較：（1）FTIR光譜，（2）TG曲線；（c）具有不同質量比的膜的SEM圖像：（1）M-4，（2）M-6，（3）M-8，（4）M-10。
圖5.膜的DSC曲線：（a）不同的燒結溫度；（b）不同的退火溫度。
圖6.（1）不同燒結溫度下M-S3的數字圖像和（2）SEM圖像：（a）280℃；（b）330℃；（c）380℃；（d）430℃。
圖7.不同退火條件的XRD圖。
圖8.具有不同孔幾何形狀的單層NEFS PTFE膜的光學顯微鏡圖像：（a）三角形；（b）菱形；（c）正方形；（d）六角形。插圖是側面長度為0.6 mm的CAD設計照片。
圖9.（1）NFES PTFE膜的數字圖像，（2）光學顯微鏡圖像（×13.2）和（3）3D CLSM圖像：（a）M-S1；（b）M-S2；（c）M-S3；（d）M-S4。
圖10.NEFS PTFE膜的水接觸角、底油水接觸角和油接觸角的圖像。
圖11.（a）油/水分離工作流程的圖像；（b）滲透通量和分離效率；（c）酒精清洗后的煤油通量回收率；（d）M-S3對不同類型油的分離效率。
圖12.（a）用于順序過濾實驗的SiO2粒度分布的餅圖；（b）順序過濾實驗的滲透通量和分離效率；（c）數字圖像（1），光學顯微鏡圖像（2）和收集溶液的尺寸分布圖像（3）。
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