DOI:10.1016/j.memsci.2020.118476

超亲水-水下超疏油（SUS）膜是一种很有前途的含油污水处理材料。然而，开发一种具有高通量和较少膜污染的简易、低成本和坚固的SUS膜仍然具有挑战性。在这项研究中，作者报告了一种简单的静电纺丝/原位生长策略，以制备用于重力驱动的油/水混合物分离的SUS SiO2@PVA纳米纤维膜。具体而言，首先通过静电纺丝技术制备高度多孔的PVA纳米纤维膜，然后通过改良的Stöber反应在原始PVA纳米纤维上原位生长二氧化硅纳米颗粒。PVA纳米纤维上的大量羟基能够使二氧化硅纳米颗粒均匀且稳定地沉积，从而同时实现高表面能（PVA和二氧化硅的亲水性）和多尺度粗糙度。如预期的那样，所制备的膜在空气中表现出极好的亲水性（在空气中的瞬时水润湿性）和水下疏油性（水下油接触角为161.8°，滑动角为6.2°）。SUS SiO2@PVA膜在重力驱动的过滤过程中表现出对游离油/水混合物和各种表面活性剂稳定的水包油乳液的有效分离。此外，由于轻于水的油比重于水的油具有优越的分离性能，因此油密度在分离过程中起着重要作用。此外，该膜表现出强大的可重复使用性，在循环实验中保持了稳定的除油率和渗透通量。

图1.（a）制备过程中的形态变化、（b）SUS SiO2@PVA膜的制备过程和（c）制备过程中化学成分变化的示意图。

图2.原始（a）和二氧化硅涂覆（b）PVA纳米纤维膜的SEM图像以及相应的纳米纤维直径分布。（c）SiO2@PVA纳米纤维膜的EDX映射图像。

图3.化学成分表征：（a）原始PVA膜和SiO2@PVA膜的FTIR分析和（b）XPS分析。

图4.膜的润湿性表征：水下油滴在（a）原始PVA膜和（b）SiO2@PVA膜上的接触角。散布在（c）PVA和（d）SiO2/PVA膜表面上的水滴的快照。油滴与（e）原始PVA膜和（f）SiO2@PVA膜的动态水下接触行为。

图5.油/水分离性能：（a）照片显示了游离煤油/水混合物的分离过程；（b）显示煤油/水乳液分离过程的照片；（c）分离后的煤油/水乳液和渗透液的光学照片，左上方插入的图显示了液滴的分布；（d）使用相同的SiO2@PVA膜分离煤油/水乳液的除油率和分离通量稳定性；（e）不同水包油乳液分离工艺的除油率和分离通量。

图6.（a）比水轻和（b）比水重油滴的不同油/水分离行为的示意图。