空氣和水污染對全球公眾健康和生態環境構成了嚴重威脅。顆粒物（PM）是主要的空氣污染物，其主要來源為需要高溫的過程，例如化石燃料燃燒和汽車尾氣。PM0.3可以穿透并嚴重傷害肺部支氣管，但PM0.3體積小，很難去除。因此，迫切需要開發出高效、耐高溫的PM0.3空氣過濾器。聚酰亞胺（PI）是一種優良的聚合物，具有耐高溫和良好的機械性能。由PI納米纖維制成的空氣過濾器具有較高的PM去除效率和低氣流阻力。在此，使用沸石咪唑酯骨架-8（ZIF-8）對PI納米纖維進行改性以制備具有高比表面積和良好過濾效率的空氣過濾器。與傳統PI膜相比，ZIF-8/PI多功能納米纖維膜對超細顆粒物（PM0.3，100%）具有超高的過濾效率，壓降僅為63Pa。本文探討了ZIF-8/PI納米纖維膜過濾性能改善的原理。此外，ZIF-8/PI納米纖維膜具有優異的熱穩定性（300℃）和高效的水油分離能力（99.85%）。
圖1.ZIF-8/PI電紡納米纖維膜的制備過程示意圖及其應用。（A）兩步靜電紡絲法制備膜的示意圖。（B）膜的空氣過濾和（C）水油分離應用。
圖2.PI-ZIF納米纖維（A）PI和（B）ZIF-8-3/PI的掃描電子顯微照片。（C）ZIF-8/PI納米纖維的C、N、O和Zn元素分布。（D）ZIF-8、PI和ZIF-8-3/PI納米纖維膜的X射線衍射圖。（E）ZIF-8-3/PI納米纖維膜的X射線光電子能譜圖。
圖3.（A）過濾前后不同纖維膜的示意圖。（B）過濾后PI纖維膜的掃描電子顯微照片（SEM）。（C）過濾后ZIF-8-3/PI纖維膜的SEM。（D）在過濾裝置中過濾前后的納米纖維濾膜的數字圖像。（E）PI和ZIF-8/PI-3纖維膜在6L/min空氣流速下的PM0.3過濾效率比較。（F）具有不同ZIF-8負載量的PI納米纖維膜對PM0.3過濾效率的影響。
圖4.ZIF-8-3/PI膜的過濾效率（A）、壓降（B）和品質因數（C）隨基重和空氣流速而變化。（D）不同基重的ZIF-8/PI納米纖維膜對PM0.3、PM0.5和PM1.0過濾效率的影響。（E）ZIF-8/PI納米纖維膜的應力-應變曲線，以及（F）剛性和柔性。
圖5.（A）PI和ZIF-8-3/PI膜的熱重曲線。（B）PI納米纖維膜和ZIF-8-3/PI納米纖維膜在不同溫度下處理2小時后對PM0.3的過濾效率。（C）熱處理（300℃）之前和（D）之后ZIF-8/PI納米纖維膜的掃描電子顯微照片。
圖6.（A）疏水性ZIF-8/PI納米纖維膜的接觸角。（B）不同污染水平的液滴可以保持球形。（C）測量了PI納米纖維膜和PI/ZIF-8納米纖維膜的水接觸角。（D）水油分離效率，（E）過濾器單元圖，（F）不同ZIF-8摻雜量的PI膜對二氯甲烷的過濾效率，（G）循環過濾效率，（H）循環過濾油流量。
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