文献导读：

从乳化液中同时回收油和水，对含油废水的零排放处理引起了极大的关注。聚结破乳机理提供了有希望的油相和水相回收，最终实现含油废水的零排放。然而，油和其他污染物引起的结垢仍然是聚结破乳膜面临的最严峻挑战之一。

基于此，中国科学院宁波材料所刘富研究员和王建强副研究员团队介绍了一种具有焊接结构的异质浸润性纳米纤维膜，可实现持久的油水分离和高效的油与水同时回收，为乳化液的油水回收提供了新见解，推动了该方法在含油废水零排放处理中的潜在实际应用。相关研究成果以“Concurrent oil and water recovery through emulsions separation by heterogeneous wettable nanofibrous membrane”发表在期刊《Journal of Membrane Science》上。

本文要点：

1、报道了一种具有焊接结构的异质浸润性纳米纤维膜，可实现持久的油水分离和同步的油水回收。

2、焊接的异质浸润性通道通过捕获-聚集-释放油相回收清洁的反馈机制，使膜具有良好的抗污染性和分离稳定性。

3、在连续流通式分离条件下，油、水回收率分别达到5%和99.6%，油相回收纯度接近99.9%，对不同浓度和类型的油包水乳液也有稳定的分离效果。

图 1. (a) WPAND 膜制备过程的示意图。(b) 油水乳液分离中焊接与非焊接结构的变化示意图。

图 2. （a）PAN、（b）PAND ₁₀ 和（e）WPAND ₁₀ 膜的扫描电子显微镜（SEM）图像。插图为 WPAND 纳米纤维的透射电子显微镜（TEM）图像。（d）PAND ₁₀ 纳米纤维的 TEM 图像及其氮、硅元素和氮硅复合元素的映射图。（e）PAN、PAND ₁₀ 和 WPAND ₁₀ 膜的孔隙率、（f）孔径分布及（g）拉伸应力。

图3. (a) PAN、PAND ₁₀ 和 WPAND ₁₀ 膜的衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）和 (b) X 射线光电子能谱（XPS）。(c) 通过 XPS 计算得到的相应膜的原子分数。(d) PAN和(e) PAND₁₀ 纳米纤维沿单根纤维横截面的氮和硅元素分布。

图 4. (a) 由 PAN、PAND ₁₀ 和 WPAND ₁₀ 膜分离 D5 水包油乳液后的渗透率，(b) 渗透率下降率，(c) 油和水的回收率，以及 (d) 滤液（油相和水相）的纯度。

图 5. (a) PAN、PAND ₁₀ 和 WPAND ₁₀ 膜在长期过滤 SLS 稳定的 D5 水包油乳液过程中的乳液处理能力。(b) 不同研究中连续分离过程中乳液处理能力的对比。(c) PAN、PAND ₁₀ 和 WPAND ₁₀ 膜在长期过滤 SLS 稳定的 D5 水包油乳液过程中的滤液回收率。

图 6. 在针对 SLS 稳定的 D5 水包油乳液的循环过滤研究中，PAN、PAND ₁₀ 和 WPAND ₁₀ 膜的实时 (a-d) 水渗透率、分离效率及下降率，以及 (e) 油和 (f) 水回收率的变化。

图 7. （a）PAN、（b）PAND ₁₀ 和（c）WPAND ₁₀ 膜在一个循环和三个循环后的扫描电子显微镜（SEM）图像。（d）PAN、（e）PAND ₁₀ 和（f）WPAND ₁₀ 膜在不同循环后的统计孔径分布。（g）焊接结构和（h）非焊接结构膜在三个循环内水合压力和表面活性剂污染物变化的示意图。

小结：

该研究开发了具有焊接结构的异质可湿性纳米纤维膜，可实现持久的油水分离和高效的从乳液中同步回收油和水。通过静电纺丝结合溶剂焊接制备了具有焊接和非焊接孔结构的聚丙烯腈（PAN）纳米纤维膜，其中焊接结构有效抑制了操作过程中纤维的位移和聚集。在亲水 PAN 纳米纤维表面构建了超薄（~9.3 nm）疏水自交联聚二甲基硅氧烷（PDMS）层，以构建异质可湿性纳米纤维膜，实现油相捕获、聚集和释放的反馈循环。结果表明，焊接结构显著提高了膜的抗污染能力和油与水的同步回收率（水为 99.0%，油为 67.5%）。在多次循环操作中，WPAND₁₀ 膜的孔结构基本保持不变。该研究不仅深化了对聚结破乳机理的理解，还为高性能油水分离膜的开发提供了新的设计思路和技术路径。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2025.124199