DOI: 10.1016/j.indcrop.2022.115526

可同时去除复杂废水中的油、有机染料和微生物的生物基膜具有可持续、低成本、可再生、可生物降解和无毒等特点。在此，本文提出了一种通过交联纳米纤维和涂覆ZnO悬浮液来构建坚固、可持续和分子水平的超疏水纸浆/纤维素纳米纤维（CNF）复合膜（SPCCM）。结构表明，所设计的SPCCM具有优异的超疏水性（水接触角：163±2°）和超亲油性（油接触角：0°），良好的油水混合物分离效率（92%）及高通量（1435L·m-2·h-1·bar-1）。此外，SPCCM在恶劣环境（如：弯曲、腐蚀溶液、温度等）中表现出较好的耐久性。研究表明，静电吸附和ZnO光催化剂的协同作用是其高降解能力的原因（使用300瓦氙灯在可见光下降解，降解效率高达98%）。而且，SPCCM对微生物具有较高水平的抗生物污染能力。因此，以可持续纸浆纤维为原料的SPCCM在油/水分离和水净化方面显示出巨大的应用潜力。

图1.SPCCM样品制作过程示意图。

图2.经STA（15g/L）乙醇溶液改性后，改性PCCM在不同硝酸锌溶液浓度下的接触角变化（a）；STA对改性PCCM样品的影响（b）；SPCCM的滚动角（c）。

图3.改性PCCM浸入不同浓度硝酸锌的表面形貌：（a）0mol/L；（b）0.1mol/L；（c）0.3mol/L；（d）0.5mol/L；（e）0.7mol/L；（f）0.9mol/L。

图4.（a）SPCCM的SEM图像；（b）（a）中标记的红框的相应EDS分析。

图5.（a）所制备样品的XRD图谱；（b）所制备样品的FT-IR光谱。

图6.改性PCCM的XPS结果：（a）全扫描光谱，（b）Zn2p高分辨率光谱，（c）C1s高分辨率光谱，和（d）O1s高分辨率光谱。

图7.350次弯曲循环后SPCCM的接触角（a）；机械磨损后SNCBM的接触角（b）；浸入不同pH值溶液后SPCCM的接触角（c）；SPCCM在60℃和80℃下的接触角（d）。SPCCM经不同性能测试后的XRD图谱（e）。

图8.油水乳液的过滤过程（a）；H-W乳液、C-W乳液、T-W乳液和VO-W乳液的过滤效率和过滤通量（b）；H-W乳液的过滤效率和过滤通量以及重复循环次数（c）；油水过滤过程的示意图（d）。

图9.不同粘附时间后SPCCM（a）和普通PCCM（b）的显微图；SPCCM和普通PCCM置于小球藻生长培养基中不同时间的重量曲线（c）；SPCCM的抗生物污染程序示意图（d）。

图10.SPCCM对亚甲蓝溶液的降解：亚甲蓝溶液在紫外光照射下的吸收光谱（a）；黑暗环境下亚甲蓝溶液的吸收光谱（b）；SPCCM在黑暗环境和紫外线照射下光催化降解亚甲蓝溶液的曲线（c）；SPCCM在黑暗环境和紫外线照射下对亚甲基蓝染料溶液的光催化降解百分比（d）；SPCCM的光分解过程示意图（e）。