DOI: 10.1016/j.seppur.2023.123885

超疏水膜是一种高能效的油水分离策略，但目前缺乏有效的开发方法，这阻碍了超疏水膜的全球应用。在此，本研究通过构建纳米级氟改性SiO2（F-SiO2）团簇，并采用同轴静电纺丝技术引入聚二甲基硅氧烷（PDMS）涂层，提供了一种开发超疏水聚乳酸（PLA）纳米纤维膜的简便方法。在同轴电纺丝技术中，通过调整高压下掺杂溶液的相位转换过程，可以精细地定制PLA基纳米纤维的直径和纳米纤维膜的平均有效孔径。F-SiO2团簇部分嵌入纳米纤维中，进一步增加了纳米级的凸起结构。此外，PLA纳米纤维的表面被低表面能涂层完全覆盖，提高了整个纳米纤维膜的超疏水性。因此，膜表面和孔内界面显示出优异的疏水性，对水滴有很强的排斥性。改性膜可以100%去除尺寸大于150nm的水滴，渗透恢复率为98.4%。最有趣的是，改性超疏水PLA纳米纤维膜的渗透率（13818.8L·m-2·h-1·bar-1）比原始PLA纳米纤维膜高出约110%，超过了最近报道的最先进的分离膜，在油包水乳液脱油方面显示出广阔的应用前景。

图1.（a）PLA-P-AS和PLA-PF-AS膜的静电纺丝过程。（b）传统膜和PLA-PF-AS膜之间的比较。（c）F-SiO2的制备。（d）PLA、（e）PLA-P-AS和（f）PLA-PF-AS膜的表面形态。（g）PLA、（h）PLA-P-AS和（i）PLA-PF-AS膜的纳米纤维直径。（j）纳米纤维中F-SiO2分布的透射电子显微镜光谱。PLA-PF-AS膜的EDS成像：（k）Si和（l）F元素。

图2.（a）PLA、PLA-P-AS和PLA-PF-AS膜的FTIR光谱。（b）PLA-PF-AS膜和（c）F-SiO2的Si2p峰的X射线光电子能谱（XPS）图。（d-e）PLA、PLA-P、PLA-P-AS和PLA-PF-AS膜的水接触角。（f）PLA、PLA-P、PLA-P-AS和PLA-PF-AS膜表面水滴的形态。（g）PLA-P-AS和PLA-PF-AS膜的油水滚动角。

图3.（a）PLA基膜对正辛烷、橄榄油和大豆油的渗透性和分离效率。（c）正辛烷包水乳液和不同渗透物中的水滴尺寸。（d）正辛烷包水乳液和不同渗透物的照片。（e）橄榄油包水乳液和不同渗透物中的水滴尺寸。（f）橄榄油包水乳液和不同渗透物的照片。（g）本工作中的PLA-PF-AS膜与目前最先进的膜的正辛烷包水乳液分离性能比较。（h）PLA-P-AS膜和PLA-PF-AS膜过滤正辛烷包水乳液的不可逆结垢率（IFR）和通量恢复率（FRR）。（i）PLA-P-AS和PLA-PF-AS膜的渗透性和分离效率随循环次数的变化而变化。