东华大学丁彬教授等综述：电纺柔性纳米纤维膜用于油水分离

频繁的石油泄漏和工业含油废水的不断排放严重威胁着生态系统和人类的安全，造成了巨大的经济损失。高效的分离技术不仅能减轻环境污染，而且是一种节能降耗的方法。因此，对有效分离油水的可靠技术和材料的需求日益增加。目前，油水分离的方法和技术可分为三类：化学法(絮凝和分散剂)、生物法和物理法(浮选、旋流、撇渣和过滤)。其中，膜过滤技术以其节能、高效、无二次污染、适用范围广等优点引起了人们的广泛关注。理想的膜应该具有良好的柔韧性，使其能够承受分离过程中的物理冲击，选择性润湿性提供了与水和油相反的驱动力，以及合理的孔隙结构。然而，传统的过滤膜，包括金属烧结膜、陶瓷烧结膜、反相膜、轨迹蚀刻膜、滤纸等，在实际应用中往往存在一定的局限性，如刚性、油水选择性差、孔隙率低、制作工艺复杂等。因此，发展先进的膜技术仍然是解决世界环境恶化和石油短缺问题的迫切需要。

电纺纳米纤维膜具有润湿性可调、柔韧性好、孔隙率高、孔隙连通性好等优点，越来越受到人们的重视。近日，东华大学丁彬教授、刘丽芳教授和斯阳研究员（共同通讯作者）在期刊《Journal of Materials Chemistry A》发表一篇题目为“Electrospun flexible nanofibrous membranes for oil/water separation”综述，介绍了一种具有特殊润湿性的电纺柔性纳米纤维膜的设计和制备方法。综述了各种电纺柔性膜的研究进展，并将其分为三类：聚合物基膜、陶瓷基膜和碳基膜。详细讨论了每一种类型的电纺膜的设计理念、制备工艺以及膜结构、选择性润湿性与油水分离性能之间的协同作用，并讨论他们的优缺点。最后，展望了该领域的发展前景和面临的挑战。

聚合物基柔性纳米纤维膜

近年来，静电纺丝技术被公认为发展先进油水分离膜的有效策略。电纺纳米纤维膜具有可调润湿性、良好的柔韧性、连通的开孔结构等突出特点，是油水分离的较好选择。虽然已经取得了很大的进展，但仍然面临着一些挑战，在柔性纳米纤维膜应用于实际之前，必须解决其中的一些问题。

(1)应该对分离过程的理论模型、计算、模拟和预测进行定量评估，以指导科学家合理设计和制备具有所需功能的纳米纤维膜。（2）基于电纺纳米纤维独特的织构表面，需要进一步建立液滴润湿理论模型。（3）研制出在实际环境中(如加油站车用燃料、餐饮废水等)性能良好的纳米纤维膜值得进一步研究。（4）在纳米纤维上制备稳定的粗糙层、制备工业化的电纺膜是非常必要的。（5）为了简化和提高分离过程的速度，应致力于设计和建造新颖实用的过滤装置。（6）未来的工作需要建立定量模型来表征电纺单根纳米纤维和纳米纤维膜的柔韧性，从而指导研究人员开发出具有优异柔韧性的各类无机纳米纤维膜。

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来源：易丝帮

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