目前油类污染严重危害环境与健康，使得含油废水的处理成为一项重要挑战。膜分离被认为是处理乳化油污水的一种有效策略，然而大多数聚合物膜是不可降解的，可能导致二次环境污染。因此，开发一种可生物降解的纳米纤维膜，对于分离高度乳化的含油废水至关重要。静电纺丝聚乳酸（PLA）纳米纤维膜具有引人注目的可生物降解性和高孔隙率，展现出油水分离的巨大潜力。然而，PLA纳米纤维膜的机械性能、耐有机溶剂性能仍有一定的局限性。

近日，南通大学潘刚伟教授和葛建龙教授团队在期刊《International Journal of Biological Macromolecules》上，发表了最新研究成果“Stereocomplex polylactide and cellulose diacetate derived superwettable nanofibrous membranes for efficiently separation of oil-in-water emulsions”。研究者通过静电纺丝和热处理制备了sc-PLA纳米纤维膜。并引入二醋酸纤维素（CDA）和SiO2纳米颗粒（SiO2 NPs），通过非溶剂诱导相分离法（NIPS）制造出SiO2@sc-PLA/CDA复合纳米纤维膜。该膜还表现出超亲水性和水下超疏油性，仅靠重力可以有效分离含表面活性剂的水包油乳液，展现出高通量和优异的分离效率。此外，SiO2@sc-PLA/CDA复合纤维膜还展现出优异的错流分离性能和良好的循环稳定性、卓越的生物可降解性，显示出在处理乳化含油废水方面的广阔应用前景。

图1 SiO2@sc-PLA/CDA复合纤维膜的制备工艺、错流分离性能及降解性能

热处理200 ℃后的PLLA/PDLA膜对于丙酮（CP）、二氯甲烷（DCM）和三氯甲烷（CHL）三种溶剂均具有良好的耐受性，且纤维结构保持完整，未发生明显损伤。主要归因于热处理后的PLLA和PDLA分子链重新排列，形成稳定的立构复合微晶，该立构复合微晶结构显著提高了纤维膜的结晶度，从而抑制了溶剂分子进入sc-PLA链。此外，结晶度的增加也进一步增强了纤维膜的拉伸强度，使其整体力学性能得到提升。

图2 纤维膜的耐溶剂性能和力学性能

图3通过化学理论计算，分析了膜在水和油选择润湿性提升的机制。结果显示，PLLA/PDLA和SiO₂@CDA的水分子的吸附能（Eads）分别为-40.6 kcal/mol和-104.1 kcal/mol，表明SiO₂@CDA具有显著更强的水结合能力和更高的水吸附亲和力。此外，PLLA/PDLA、CDA和SiO₂@CDA与石油醚（PE）的结合能分别为-8.99、-2.47和-3 kcal/mol。SiO₂@CDA与PE之间的相互作用极弱，解释了SiO₂@sc-PLA/CDA在水下疏油性得到改善的原因。

图3 化学理论计算

如图4显示出纤维膜孔径和其乳液分离性能之间的关系，当膜具有适当的小孔径和足够的抗油粘附性能时，油滴在接触膜表面时可以有效地排斥并侧向分离，从而实现更高的分离通量和更高的分离效率。因此，P/C/S-5优越的分离性能取决于其小孔径和优异的水下超疏油性能。

图4 纤维膜孔径大小与油水乳液分离性能的关系

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2026.150545