DOI:10.1002/app.50043

由于石油泄漏事故频发，含油废水排放量不断增加，油水分离成为一个亟待解决的社会问题。污染和废水不仅会破坏环境，而且还会危害人类健康。由于油污的粒径很小，因此分离油水乳液仍然是一个挑战。本研究开发了一种简便的策略来制备亲水性聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈（PVP/PAN）纳米纤维膜，用于油水混合物和乳液分离。膜表面的最低水接触角达到16.7°，因此膜能够有效地抵抗油污染。而且，该膜还可以通过重力有效地分离出油水混合物和乳液。此外，它可以在恶劣条件下（pH=1和14）分离油水混合物。本工作制备的膜在水处理和环境工业的实际应用中具有很大的潜力。

图1.PAN膜和PVP/PAN膜的SEM图像（×20,000）。（a）PAN膜，（b）PVP（K30，10KDa）/PAN膜，（c）PVP（K90，360KDa）/PAN膜，（d）PVP（K150，1760KDa）/PAN膜。其中，在不同PVP下PVP/PAN膜的比例为1:10。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈；SEM，扫描电子显微镜

图2.（a）PAN膜和具有不同分子量PVP的PVP/PAN膜的WCA。（b）用于油水分离的不同分子量PVP/PAN膜的渗透通量。（c-f）不同分子量PVP/PAN膜进行油水分离的循环性能。（c）PVP（K30，10KDa）/PAN膜，（d）PVP（K90，360KDa）/PAN膜，（e）PVP（K150，1760KDa）/PAN膜，（f）PAN膜。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈；WCA，水接触角[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图3.（a-f）初始和10个循环后PVP（K30，10KDa）/PAN膜的SEM图像（×20,000）。（a）1:20初始，（b）1:10初始，（c）1：5初始，（d）10个循环后1:20，（e）1:10，（f）10个循环后1：5。（g-h）不同混合比例的PVP/PAN膜的WCA。（g）初始，（h）10个循环后。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈；WCA，水接触角[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图4.初始PVP/PAN膜和10个循环后的PVP/PAN膜以及PAN膜的FT-IR光谱，FT-IR，傅立叶变换红外光谱；PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图5.（a-b）PAN膜的XPS光谱：（a）C1s，（b）N1s。（c-h）初始PVP/PAN膜和10个循环后PVP/PAN膜的XPS光谱：（c）C1s，（d）N1s和（e）O1s属于初始PVP/PAN膜；（f）C1s，（g）N1s和（h）O1s属于10个循环后的PVP/PAN膜。（i-j）表面化学表征：不同膜的（i）C1s和（j）N1s能级信号XPS光谱。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈；XPS，X射线光电子能谱[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图6.（a）不同比例的PVP（K30，10KDa）/PAN膜用于油水分离的渗透通量。（b-c）PVP/PAN膜和PAN膜在油水分离中的循环性能。（b）PVP/PAN（1:20），（c）PAN膜。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图7.（a）不同比例的PVP（K30，10KDa）/PAN膜用于油水乳液分离的渗透通量。（b）PVP/PAN（1:20）膜在油水乳液分离中的循环性能。（c-d）分离前后的油水乳液照片。（c）分离前，（d）分离后。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图8.10个循环后PAN膜、PVP膜、初始PVP/PAN膜和PVP/PAN膜的TGA。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈；TGA，热重分析[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图9.（a）通过1:20 PVP（K30，10KDa）/PAN膜分离腐蚀性油溶液（酸、盐和碱），PVP/PAN膜在（b）酸（pH=1），（c）盐（pH=7）和（d）碱（pH=14）中的循环性能。PVP/PAN，聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]