DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.138876
膜分離過程中油和細菌的粘附給運行成本和膜的使用壽命帶來了巨大挑戰。同時，污水中強烈的化學腐蝕也嚴重限制了膜的耐用性。本文通過結合原位交聯的聚磺酸甜菜堿（PSBMA）和電紡聚醚砜（PES）納米纖維，開發了一種制備具有自清潔功能的高度穩定且高效的兩性離子納米纖維膜（NFM）的簡便策略。由于引入了兩性離子官能團，因此PSBMA/PES NFM具有出色的防污能力（3個循環的原油污染/自清潔和長達7天的細菌粘附/排斥測試）。此外，該膜在酸性、堿性和含鹽環境中也表現出顯著的化學穩定性；對分層油/水混合物和水包油型乳液均顯示出優異的分離性能。此外，該膜能夠在連續的油/水混合物分離過程中去除細菌。總體而言，所提出的策略為開發用于各種腐蝕性環境中復雜含油廢水修復的長期防污膜材料提供了新的思路。
圖1.（a）PSBMA/PES NFMs的制備示意圖；浸入水中之前（be）和之后（b'-e'）的NFMs的SEM圖像（b，b'：F-0；c，c'：F-2；d，d'：F-4 ；e，e'：F-6）；（f）F-6的SEM元素圖，比例尺：1μm。
圖2.（a）F-6的EDS圖；（b）和（c）浸入水中之前F-0和F-6的納米纖維直徑分布；（d）FTIR光譜，（e）XPS寬光譜，（f）元素含量和（g）相應的高分辨率XPS N1s光譜；（h）制備的NFMs的TGA曲線和（i）相應的DTG曲線。
圖3.（a）動態圖像顯示了水在10秒內散布在NFMs上。（b）空氣中相應的WCA曲線（平均值±SD，n=3）；（c）各種油滴在PSBMA/PES NFMs表面上的UWOCA圖像，以及（d）在不同pH環境中，兩性離子NMFs的UWOCA圖像（1 mol L-1 HCl，10 wt％NaCl和1 mol L-1 NaOH）。
圖4.（a）以原油為模型污染物的純PES NFM（F-0）和PSBMA/PES NFM（F-6）的示范性自清潔過程；（b）F-6的可重復使用性能；（c）PSBMA/PES NFMs對原油的防污機理示意圖。
圖5.（a）在不同時間附著在NFMs上的金黃色葡萄球菌的典型熒光圖像，比例尺：10μm；（b，c）分別從第一天和第七天的熒光圖像計算出相應的NFMs細菌附著數量；（與F-0相比，p值對應于PSBMA/PES NFMs的活和死金黃色葡萄球菌總數，**，p<0.01； ***，p<0.001）；（d）在NFMs上不同孵育時間下的金黃色葡萄球菌菌落的照片和（e）相應的細菌生存力。所有值均表示為平均值±SD，n=5。
圖6.（a）30 mL正己烷溶液（蘇丹紅染色）和（b）30 mL水（亞甲基藍染色）的照片；（c）用F-6分離后的30 mL正己烷/水混合物（v/v：1/2）的照片，以及（d）相應的正己烷和濾液的紫外-可見光譜圖；（e）三種油/水混合物的F-6的水通量和（f）三種水環境的F-6的水通量；所有值均表示為平均值±SD，n=3； （g）正己烷/水混合物分離50個循環期間的水通量。
圖7.（a，b）照片展示了油/水混合物分離期間細菌的去除過程；（c）進料細菌懸浮液和含有兩種濃度（106、107和108 CFU mL-1）的兩種細菌懸浮液（大腸桿菌和金黃色葡萄球菌）的過濾溶液的瓊脂平板照片；以及（d）三種濃度的這兩種細菌懸浮液的相應細菌去除率；（e）進料細菌懸浮液和過濾溶液的OD600值。所有實驗數據均以平均值表示（平均值±SD，n=3）。
圖8.（a）重力驅動正己烷-水乳液（20 mL）分離裝置的照片。（b，d，f）在過濾前和（c，e，g）在過濾后，乳液的照片、乳液的液滴尺寸分布以及乳劑的相應光學顯微鏡圖像。比例尺：50μm；（h）用于水包油乳液分離的PSBMA/PES NFMs進料溶液和過濾溶液中的油含量；（i）PSBMA/PES NFM（F-6）在水包油乳液分離中的可回收性。
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