DOI:10.1016/j.memsci.2020.118398

水包油乳液的破乳具有挑战性，但对于含油废水处理尤其是表面活性剂稳定的水包油（S-O/W）乳液而言，意义重大。电纺纳米纤维膜作为破乳介质具有良好的性能，但其机理仍不清楚。本工作研究了膜孔径和纳米纤维表面润湿性对S-O/W乳液破乳的影响。通过静电纺丝开发了两种具有不同纳米纤维直径（＃P2：200 nm和＃P10：1000 nm）的聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维膜。通过在膜＃P2和＃P10上涂覆聚多巴胺层获得了超亲水膜（＃Dopa-P2和＃Dopa-P10）。在聚多巴胺活化的膜表面上进行银纳米颗粒的沉积和随后的氟化，以制备超疏水性纳米纤维膜（＃Ag-P2和＃Ag-P10）。具有与油滴匹配的膜孔径的超亲水膜＃Dopa-P10表现出最佳的破乳效果。通过＃Dopa-P10后，油滴尺寸增加了15倍（从6.5±1.0μm增大至98±7μm）。其机理为超亲水纳米纤维对油滴周围的表面活性剂层具有优异的亲和力，破坏了油滴在S-O/W乳液中的稳定状态并促进了油滴的聚结。疏水性和超疏水性膜（＃P10和＃Ag-P10）对油滴表现出负排斥力，几乎没有聚结作用。当油滴通过孔径小于油滴的膜（＃P2、＃Dopa-P2和＃Ag-P2）时，物理切割效应主导了聚结过程。不同表面润湿性在聚结结果上没有显示出明显差异。

图1.超亲水性（＃Dopa-P10和＃Dopa-P2）和超疏水性（＃Ag-P10和＃Ag-P2）纳米纤维膜的制备步骤。

图2.破乳装置示意图。

图3.（A）聚多巴胺氧化自聚合的反应途径，（B）PVDF纳米纤维膜表面的银还原，（C）通过1H，1H，2H，2H-全氟癸硫醇在银纳米颗粒表面进行氟化。

图4.（A和B）原始PVDF纳米纤维膜，（C和D）聚多巴胺涂层PVDF膜以及（E和F）氟化后沉积银纳米颗粒的PVDF膜的XPS宽扫描和C 1s高分辨率光谱。

图5.未改性的PVDF（A）＃P2和（B）＃P10、聚多巴胺改性的膜（C）＃Dopa-P2和（D）＃Dopa-P10、银涂覆膜和氟化膜（E）＃Ag-P2和（F）＃Ag-P10的FESEM图像（比例尺，1μm）。

图6.所有纳米纤维膜的EDX映射：（A和B）＃P2和＃P10图像显示C和F元素的分布；（C和D）＃Dopa-P2和＃Dopa-P10图像显示C、F、Cu和O元素的分布，（E和F）＃Ag-P2和＃Ag-P10图像显示C、F和Ag元素的分布（比例尺，1μm）。

图7.所制备膜在空气中的水接触角（1），空气中的菜籽油接触角（2），水下不含Tween 80的菜籽油接触角（3），水下含1 vol％Tween 80的菜籽油接触角（4）：（A）＃P2，（B）＃P10，（C）＃Dopa-P2，（D）＃Dopa-P10，（E）＃Ag-P2和（F）＃Ag-P10。

图8.在不同渗透通量下，S-O/W乳液通过不同膜后的（A）油滴尺寸和（B）TMPs变化。

图9.（A）通过＃P10、＃Dopa-P10和＃Ag-P10后，渗透通量为1000 Lm-2h-1时进料和渗透液的液滴尺寸分布；（B）通过＃P2、＃Dopa-P2和＃Ag-P2后，渗透通量为1000 Lm-2h-1时进料和渗透液的液滴尺寸分布；（C）通过＃Dopa-P10并静置过夜的S-O/W溶液和渗透液的照片；（D），（E）分别为进料乳液和渗透液的光学显微镜图像（比例尺，100μm）。

图10.在不同超声处理时间后，乳液通过＃Dopa-P10后，油滴尺寸的变化。插图是空气中的水接触角，超声处理60分钟后＃Dopa-P10膜的FESEM图像以及相应的EDX图。

图11.S-O/W乳液油滴通过不同膜的示意图。