哈工大王威教授:超潤溼二氧化矽納米纖維膜用於高效油水分離

近幾十年來,石油洩漏事故頻發、工業化學品持續洩漏、工業含油水排放不斷增加,給生態系統安全和人類健康帶來了極大的威脅,也造成了寶貴資源的流失。常規的油水處理方法包括撇油、吸附、氣浮、混凝等,但大多數都存在一定的問題,如設備大、能耗高、分離效率低。傳統的油水處理方法並不能很好地處理高乳化油水,特別是表面活性劑穩定的水包油微乳液。因此,具有選擇性潤溼性的大孔聚合物膜因其高效、低成本、操作簡單、能耗小等優點成為油水分離的潛在候選。但長期使用腐殖酸、多糖、蛋白質、生物膜等天然有機物,容易造成膜汙染。

近日,哈爾濱工業大學王威教授課題組開發一種用於高效修復高乳化油水,特別是表面活性劑穩定的油水的電紡膜。在這項工作中,作者通過簡單的電紡和受生物啟發的結合方法,構建了分層結構、互連孔隙和高孔隙率的仿生超潤溼二氧化硅納米纖維膜(SNFM)。所得膜表現出超潤溼性,空氣中水接觸角為0°,水下接觸角為165±3°。此外,SNFM顯示出較強的耐酸/耐鹼性,優異的熱穩定性,良好的柔韌性和高機械強度。分層的SNFM分別處理使用和不使用表面活性劑的水包油微乳液(1000毫克 L-1)時,集成到廢水分離罐中水通量高達到7152和1120 L m-2 H-1

哈工大王威教授:超潤溼二氧化硅納米纖維膜用於高效油水分離

總之,該研究通過簡單的電紡絲和雙生物啟發法製備了親水性和水下超疏油的SNFM,合成的SNP@PDA/PEI-SNFM具有優異的低油粘附性和良好的抗油汙染性能,對具有或不具有SDBS穩定性的水包油微乳具有較高的分離性能。此外,由於其無機特性和親水性硅烷醇基團的存在,分級結構的SNP@PDA/PEI-SNFM表現出較強的抗腐蝕性和耐高溫性。更重要的是,與其他無機物相比膜,二氧化硅基納米纖維膜顯示出優異的柔韌性和高機械強度,易於大規模處理含油水。

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