随着现代工业的快速发展,化工厂排放的含油废水以及漏油事故造成的油污染事件将逐渐增多,导致严重的水污染,这一现象会使生态系统恶化,使人们赖以生存的淡水资源受到巨大威胁。因此基于其对生态系统和人类健康的重要性,在全球范围内,油水混合物的分离都已成为一项重大挑战。近期,由于聚合物具有多样性和可加工性的优势,大量研究人员使用聚合物来制造油水分离膜。制备油水分离聚合物膜需要两个前提,一是材料对油水具有特殊浸润性,二是具有3D多孔结构。
图1.竹子造纸工艺:(a1)竹子;(b1)竹内部纤维素排列示意图;(c1)竹纤维素微纤维;(d1)滤纸。合成纤维(POM)制备微纤维膜的工艺流程:(a2)合成纤维(POM纤维)。(b2)POM拉伸纤维内部取向的原纤化结构;(c2)PMF;(d2)PMFM。
POM微纤维是一种具有潜力的油水分离材料,它有十分优异的疏水性和亲油性,高度稳定的化学性质,以及独特的微纤维材料的可回收性和可变形性。
图2.(a)用POM初生纤维和POM拉伸纤维制备POM初生纤维粉末和PMF的工艺,以及机械剪切、粉碎和拆解示意图;(b)POM初生纤维粉末;(c)PMF;(d)(g)PMFM照片;(e)POM初生纤维粉末的SEM照片;(f)PMF的SEM照片。
PMF具有超亲油性。PMF可在0.1s内将油完全吸附,并且对于各种油和有机溶剂的吸附量在11-20倍。其中对于氯仿的吸附量最大,为自身重量的19.5倍,且在10次循环内仍能保持较高的吸附量。
图4.(a)环己烷吸附;(b)氯仿的吸附;(c)PMF在10个循环内对氯仿和环己烷的吸附能力;(d)PMF对各种油和有机溶剂的吸附能力。
图5.(a)PMFM吸附和分离水中的氯仿;(b)PMFM吸附和分离水中的环己烷;PMF吸附和分离水中的氯仿;(d)PMF吸附和分离水中的环己烷。
图7.(a)PMF浸入各种油和有机溶剂后的剩百分比;(b)10个循环内,回收的PMF的空气、环己烷和氯仿中的水接触角,图示为在空气、环己烷、氯仿中静置10小时的水接触角;(c)回收的PMF的各种油和有机溶剂的油吸附量。(d)10个循环内,回收的PMF的氯仿-水分离效率和连续分离效率。(e)将PMF构造为油水分离杯进行氯仿-水混合物的分离。
论文链接:https://authors.elsevier.com/a/1gQ6s4x7R2gHav
论文DOI链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141332
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