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[原创]电纺纳米纤维复合膜用于恶劣环境中高效分离油水乳液（2018-09-17 16:27:17）

标签：过滤吸附 静电纺丝  

石油工业、皮革、印刷和日常生活产生的含油污水排放迅速增加，严重威胁着人类的健康和生命生态环境。迄今为止，多种技术包括重力分离、超声波分离、凝血、生物学处理、电化学处理应用于油/水分离。但大多数具有低分离效率、高能耗和二次污染等问题。膜分离技术，尤其是基于聚合物的过滤膜，由于它们的低能耗高、效率高、操作简便，已经成为油/水分离的理想候选者。尽管如此，那些基于聚合物的过滤膜在膜分离过程中由于低孔隙率和固有的亲油性造成膜污染，从而导致分离效率和渗透通量的降低。因此，开发具有高渗透通量和高分离效率的油/水乳液分离的过滤膜十分重要。

近日，研究者构建了新型的热稳定和化学稳定的聚（亚芳基醚腈）/埃洛石纳米管插层氧化石墨烯纳米纤维复合膜。首先，通过静电纺丝和热压制备了多孔聚（亚芳基醚腈）（PEN）纳米纤维支撑层，然后通过真空过滤是埃洛石纳米管（HNTs）插层氧化石墨烯（GO）组装到多孔PEN纳米纤维支撑层上。最后，加入聚多巴胺对其进行改性。通常，聚多巴胺的微/纳米粗糙结构和亲水性质有助于复合膜的超亲水和水下超疏油性质。因此，所得复合膜表现出高的优选截留率（大于99.0％）和对各种油/水乳液显着的防污性能。此外，该复合膜具有高渗透通量（1130.56L/m2·h）。所得复合膜可分离出各种高温（90℃）、强腐蚀性酸性（pH =1）和碱性（pH=14）油性乳液，且分离效率高，重复使用性好，适用于水净化和资源回收。

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图1 聚(亚芳基醚腈)/埃洛石纳米管插层氧化石墨烯-聚多巴胺纳米纤维复合材料膜的制备和分离过程。

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图2 (a) PEN/HNTs@GO复合膜上HNTs@GO不同负载量的数码照片；(b) PEN纳米纤维垫的SEM图像; (c) PDA改性HNTS的代表性TEM图像; (d) 通过改进的Hummers方法的GO的代表性AFM图像；(e) PEN/HNTs@GO-PDA复合膜上HNTs@GO不同负载量的数码照片; (f) PDA的可能聚合机理。

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图3 (a) 纯PEN纳米纤维垫，PEN/HNTs@GO1和PEN/HNTs @ GO1-PDA纳米纤维复合膜的ATR-FTIR光谱; (b) PEN/HNTs @GO1和PEN/HNTs@GO1-PDA纳米纤维复合材料的拉曼光谱膜; (c) PPS/HNTs@GO1和PEN/HNTs@GO1-PDA的纳米纤维复合膜XPS能谱图; (d) PEN/HNTs@GO1-PDA纳米纤维复合膜C1s的能谱图。

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图4 (a) PEN/HNTs@GO-PDA纳米纤维复合膜在各种水中正己烷乳液的截留率和流量; (b)不同乳液下PEN/HNTs@GO1-PDA纳米纤维复合膜油水分离的渗透通量和抑制率; (c) 油/水乳液膜分离装置; (d) 过滤前后的正己烷水溶液乳液光学显微镜图像; (e)在0.09MPa下超过10个循环，分离SDS稳定的正己烷水溶液乳液的通量恢复和分离率; (f) PEN/HNTs@GO1-PDA纳米纤维复合膜每次过滤循环后的水下接触角。

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文章来源：易丝帮