DOI: 10.1016/j.memsci.2023.121484

油污威胁着油水分离膜的透水性稳定性。均质亲水性表面改性为防止油污染提供了机会，但由于油积聚，未能保持稳定的透水性。在此，本研究报道了一种通过共电纺丝技术和Michael加成反应获得的二元纳米纤维膜（BNM），其中一定比例的亲水性聚丙烯腈（mPAN）和疏水性聚偏氟乙烯（mPVDF）纳米纤维分别构建了独立的水/油传输通道。所制备的二元纳米纤维膜在连续交叉流过滤中为粘性含油乳液提供了稳定的渗透性和高分离效率（>99.5%）。油滴的输送经历了沉积、迁移、聚结和去除，明显缓解了结垢现象。具有非均匀润湿性的二元纳米纤维膜为持久的乳液分离提供了持续的渗透和分离效率，这为开发理想的油/水分离膜提供了新的途径。

图1.（a）具有非均匀润湿性的PVDF/PAN二元编织膜的制备和改性示意图。（b）PVDF、（c）PAN、（d）M1、（e）M2和（f）M3纳米纤维膜的SEM图像；（e1-e4）M2的SEM图像以及C、F和N元素图谱分别显示了二元纳米纤维、PVDF纳米纤维和PAN纳米纤维的分布，比例尺为500nm；（e5）不同膜中PVDF和PAN NFs的数量比；改性（g）mPVDF、（h）mM1、（i）mM2、（j）mM3和（k）mPAN纳米纤维膜的SEM图像。所有SEM图像的比例尺为2μm。

图2.（a）不同纳米纤维膜的孔隙率、（b）孔径和（c-d）应力-应变曲线。

图3.改性前后PVDF、PAN和Mx（1，2，3）纳米纤维膜在空气中的水接触角（WCA）和水下油接触角（UWOCA）。

图4.（a）交叉流模型中膜分离水包油乳剂的示意图，水和油通过独立通道传输；（b）不同膜对水包己烷乳液的渗透性和（c）分离效率；图4c中的插图是进料和滤液的光学图像；（d）mM2纳米纤维膜对粘性水包油乳液（D5、石蜡油和异辛烷）的渗透性和（e）分离效率。

图5.分离后不同膜的CLSM图像：（a）mPAN，（b）mPVDF，（c）mM2。红色是苝（油溶性染料）染色，蓝色是罗丹明B（水溶性染料）染色。

图6.（a）当油流过mPVDF纤维时，有三种碰撞过程：（b）mPVDF纤维上相邻油滴的瞬间融合；（c）mPAN纤维上相邻的油滴形成液桥以防止融合，（f）相邻球形油滴在mPAN纤维上的稳定粘附，（g）mPVDF纤维接近mPAN纤维以转移油滴，（h）油滴在二元mPVDF和mPAN纤维之间迁移。

图7.（a）改性前后PAN和PVDF纳米纤维的表面能差异，二元mPVDF和mPAN纳米纤维之间的油滴传输行为：（b）油沉积，（c）迁移，（d）聚结和去除。