DOI: 10.1016/j.seppur.2021.118825

分离出水中的乳化油对于水回收和净化来说无疑是一项巨大的挑战，因为这些液滴会长时间保持悬浮状态。膜技术为此类分离提供了解决方案，但其主要缺点是需要经常清洁以去除污垢，这会缩短膜的使用寿命并带来额外的经济和环境成本。为了克服这一缺点，作者研究了通过静电纺丝技术制备的P84聚酰亚胺（一种以其热稳定性和耐化学性著称的共聚物）纤维膜的分离性能。在恒压终端结构中，探究了P84膜对十二烷或机油表面活性剂稳定乳液的过滤性能。P84膜显示出中等的排油率，介于85％至90％之间，而随后通过热处理去除的污垢可使渗透通量恢复至其原始值的100％。P84膜与其他常见膜聚合物在抗结垢性方面的比较表明，P84膜具有一些优势，这归因于P84膜的疏油性以及易于膜再生。上述结果表明，电纺丝P84膜是微滤乳化油污染水的有前途的候选材料。

图1.恒压过滤设置与表征。（a）终端结构中水包油乳化液过滤装置的示意图。深红色线表示过滤膜。组件包括（1）乳液进料槽，（2）去离子水槽，（3）泵，（4）终端过滤池，（5）带刻度的渗透物收集烧杯和（6）笔记本电脑。

图2.恒压过滤特性。（a）平均纤维直径为（左）160±30nm和（右）260±37nm的P84膜的SEM图像。（b）代表性液滴尺寸分布：（左）DS，十二烷用于P84过滤试验，纤维尺寸为160nm；（中）DL，十二烷用于P84过滤试验，纤维尺寸为260nm；（右）MS，机油用于P84过滤试验，纤维尺寸为160nm。

图3.终端配置下，过滤水中乳化十二烷的渗透通量（实心符号）和拒油率（空心符号）与时间的关系。“Round”数字表示使用同一膜的次数，每轮之间进行热再生。范围条指示三次重复的最大值和最小值。

图4.与其他聚合物膜相比，P84膜对乳化油的过滤性能。（a）使用由P84（蓝色），PVDF（红色），PSU（绿色），PA6（3）T（黑色）和PAN（黄色）制成的260nm电纺膜的渗透通量和（b）排油率变化。（c）用去离子水反冲洗污损的P84、PVDF、PSU、PA6（3）T和PAN膜的通量恢复率。范围条指示三次重复的最大值和最小值。

图5.根据XDLVO理论计算十二烷乳液与膜之间的相互作用能：（a）LW相互作用，（b）AB相互作用，（c）EL相互作用和（d）总相互作用。在（d）部分中，PSU和PVDF的结果在短距离内重叠。虚线表示相互作用能为0。

图6.P84膜的化学稳定性和化学再生。（a）将P84膜浸入pH=0、pH=12和pH=13的HCl或NaOH水溶液中4小时后的SEM图像。（b）比较浸没在（左）pH=1 HCl溶液和（右）pH=12 NaOH溶液中之前和之后，电纺P84对大液滴尺寸的过滤性能。（c）十二烷或机油污染的P84膜经去离子水反冲洗和化学处理的通量恢复率比较。

图7.P84膜的热再生效率。（a）过滤乳化机油的渗透通量（空心符号）和排油率（空心符号）与时间的关系。“Round”数字表示使用同一膜的次数，每轮之间进行热再生。（b）十二烷或机油污染的P84膜经去离子水反冲洗和化学处理的通量恢复率比较。（c）热处理温度对十二烷和机油污染的P84膜通量恢复的影响。