DOI: 10.1016/j.jwpe.2022.103210

本研究成功制备了聚丙烯腈/沥青复合静电纺丝纳米纤维，以应对海面溢油。采用响应面法（RSM）优化了沥青含量、外加电压和流速，以获得最佳吸油条件。沥青含量、外加电压和流速的最佳参数分别为18.3%、15.3kV和0.95mL/h。通过水接触角（WCA）分析研究了复合纳米纤维的疏水性。结果表明，复合纳米纤维的WCA为139.4°，表明所制备的纳米纤维具有疏水性。与纯聚丙烯腈纳米纤维相比，优化条件下的聚丙烯腈/沥青复合纳米纤维具有更好的油水选择性和表面粗糙度。复合纳米纤维对不同种类的油表现出良好的吸附性（5分钟内高达42.47g/g），是商用聚丙烯吸油剂的3-5倍。经过10次吸附-解附循环后，复合纳米纤维的吸油率仍高于70%。此外，吸附动力学研究表明，伪二阶动力学模型更适合于聚丙烯腈/沥青复合纳米纤维的吸油过程。综上所述，本研究探讨了低附加值石油沥青的潜在应用价值，所制备的复合纳米纤维在油水分离和溢油吸附方面有着广阔的应用前景。

图1.PAN/沥青复合纳米纤维的制备示意图。

图2.吸油率诊断图：（a）正态概率图；（b）吸油能力的预测值与测量值。

图3.（a）外加电压和沥青含量，（b）流速和沥青含量，以及（c）流速和外加电压相互影响的三维图。

图4.（a和b）不同分辨率下PNFs的SEM图像；（c）PNFs的直径分布；（d和e）不同分辨率下PPNFs的SEM图像；（f）PPNFs的直径分布。

图5.（a）沥青、PNFs和PPNFs的X射线衍射图；（b）沥青、PNFs和PPNFs的FTIR光谱（ATR模式）。

图6.（a）沥青、PNFs和PPNFs的TGA曲线；（b）PPNFs的TG-DTG曲线。

图7.（a）PNFs和PPNFs（18%沥青）的照片；（b）PPNFs表面水和油滴的状态；（c）水接触角的光学照片；（d）PNFs的水接触角随时间发生变化；（e）不同沥青含量的PPNFs的水接触角。

图8.（a）吸油剂对不同油的吸附能力；（b）PPNFs的保油率随时间发生变化。

图9.经机械挤压工艺处理的PPNFs对不同油的可重复使用性。

图10.照片显示PPNFs在过滤海水中的吸油过程：（a）浮在水面上的原油；（b）吸附前；（c）吸附过程中；（d）吸附后。

图11.吸附动力学：（a）伪一阶动力学线性拟合；（b）伪二阶动力学线性拟合；（c）PPNFs样品对白油、柴油和原油的吸附动力学模型图。