近年来，原油泄漏事件给全球生态环境带来了不可避免的危害。由于原油的高粘性，给生态治理造成不小的困扰。为了分离回收高粘性原油，制备具有光热或电热效应的材料是必要的。因此利用膜的光热/电热效应来分离原油和水是明智的。然而，通过简单的物理共混方法在树脂中添加含碳材料，往往需要大量的颗粒且容易脱落，导致效率低、光热和电热效率差。因此，如何获得具有快速光热和电热响应、稳定性能的油水分离膜仍是一个需要解决的问题。

近日，东莞理工学院李坤泉高级工程师&吴文剑教授团队在期刊《Composites Science and Technology》上，发表了最新研究成果“Superhydrophobic and robust photothermal/electrothermal PVDF-a/CNT-s@PDMS membrane for crude oil removal and dye adsorption”。研究者采用静电纺丝技术制备PVDF膜，随后对其进行碱处理制备基底膜，通过真空辅助方式在膜两面分别负载改性后的CNT-s，同时为了防止粒子的脱落，影响对粘性原油的分离效率，通过巯-烯点击反应在其表面光固化一层V-PDMS物质，提高了复合膜的稳定性和疏水性能，构建了具有优异电加热和光热转换性能的坚固超疏水复合PVDF-a/CNT-s@PDMS膜，其制备流程如图1所示。

图1 PVDF-a/CNT-s@PDMS膜的制备流程图。

图2 PVDF-a/CNT-s@PDMS膜的形貌、水接触角及表面粗糙度的变化。

由图2所示，在负载改性碳纳米管和光固化V-PDMS之后，复合膜既具备低表面能物质，也构筑了粗糙表面，因此复合膜的WCA从134°提高到156°。同时，负载改性碳纳米管后，复合膜构筑了导电通路，使复合膜具有导电性能；再经过点击反应之后，光固化一层V-PDMS，可以防止改性碳纳米管的脱落。使复合膜具有光电热效应、超疏水性能、耐磨性能以及染料吸附性能。

图3 PVDF-a/CNT-s@PDMS膜的光电热效应、耐磨性能、油水分离性能以及染料吸附性能。

如图3所示，该复合膜具有快速的光电热响应速度，可在30s内迅速升温至接近最高温度。在20V电压下，5次分离的平均速度为1185 kg·m^-2·h^-1·bar^-1；即使在粗糙纱布下摩擦100次，仍然不影响其超疏水性能和导电性能，而且对原油的分离速度几乎不变；复合膜不仅能在光电热下分离高粘性原油，还可以分离不相容的油水混合物，即使经过20次重复实验，仍能保持高的分离效率和分离通量；而且在对经过油红染色的二氯甲烷的分离过程中，发现其颜色逐渐变现，得出其具备染料吸附性能。

此外，制备的PVDF-a/CNT-s@PDMS膜在拉力下表现出优异的机械性能和良好的柔韧性，可保证复合膜在分离过程中保持良好的稳定性。因此，具有快速光电热效应以及染料吸附性能的高稳定性复合膜，在油水分离领域具有广泛的应用潜力。

图4 PVDF-a/CNT-s@PDMS膜的机械性能。

论文题目：Superhydrophobic and robust photothermal/electrothermal PVDF-a/CNT-s@PDMS membrane for crude oil removal and dye adsorption

作者：Shengye Chen, Jiale Zhou, Kunquan Li*, Zhuohan Chen, Xuanjun Li, Xiaojing Su, Xiaojuan Ao, Huali Xie, Lu Chen, Xuting Wu, Wenjian Wu* 

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2023.110267