DOI: 10.1016/j.memsci.2023.121705

水凝胶具有较强的水化能力、较低的粘附性和防污性能，是处理含油污水的理想材料。具有耐恶劣环境（如强酸环境）超疏油性的先进水凝胶分离膜意义重大，但鲜有报道。本文以聚偏氟乙烯（PVDF）为增强芯材，通过一步同轴静电纺丝方法设计了一种超分子纳米纤维水凝胶膜。二甲基亚砜（DMSO）调节单宁酸（TA）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）之间的氢键交联。随着DMSO的蒸发，PVP和TA之间形成了不溶于水的超分子壳层，紧密包裹在PVDF核周围。所得膜的孔径和润湿性可以通过核/壳速度比来调节。稳定的超润湿性能和空间连通性使纤维水凝胶膜对各种水包油乳液，甚至对强酸性油水乳液具有较高的分离性能。SDS稳定的酸性油水乳液（pH=1）的分离渗透率可达22293L/m2/h/bar，连续分离3小时后保持在约17834L/m2/h/bar，在大规模过滤中表现出显著的适用性。

图1.超分子纳米纤维膜的核壳结构形成和水净化示意图。

图2.（a）MF-0、（b）MF-1、（c）MF-2、（d）MF-3和（e）MF-4的SEM图像以及相应的纤维直径分布。（f）MF-3的TEM图像。（g）MF-3的N和O元素分布。（h）MF-1至MF-4的孔径分布。

图3.PVDF粉末、MF-0、MF-3、TA和PVP的FTIR光谱（a），PVDF对纤维膜的增强作用（b），MF-1至MF-4在pH=7和pH=1时的吸水率（c），膜的Zeta电位随pH发生变化（d），不同pH值下MF-3在24h期间的碳释放量（e），当pH=1和pH=7时MF-3在7天期间的碳释放量（f）。

图4.pH变化对超分子纤维膜影响的可能机制。

图5.通过水接触角（a）和UOCA（1,2-二氯乙烷）（b）表征各种膜的润湿性。水下的不同油接触角（c）和不同浓度盐（异辛烷）下的UOCA（d）。1,2-二氯乙烷油滴在MF-3表面上的动态粘附试验（e）和（f）。

图6.SDS稳定的水包异辛烷乳液（a）和通过MF-3过滤的滤液的光学图像（b）。油滴尺寸分布（c）和相应的zeta电位（d）。MF-3对不同类型的油/水乳液的分离性能（e）和（f）。异辛烷/水乳液（用苏丹III染色）的循环分离性能测试（g）和每个循环滤液中的总有机物含量（h）。

图7.所制备的SDS稳定水包异辛烷乳液在pH=1时的渗透性（MF-1和MF-2用乙醇预润湿）（a）和相应的防污性能参数（b）。异辛烷/水乳液在pH=1时的循环分离性能测试（c）和每个循环滤液中的总有机物含量（d）。MF-3对强酸性乳液的持续分离性能（e）。