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  水體油污染已成為一項(xiàng)世界性的難題，嚴(yán)重影響人類的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。傳統(tǒng)的分離手段仍存在成本高、分離效率低、無法分離油水乳液等問題。當(dāng)前不斷發(fā)展的膜分離技術(shù)可有效解決上述問題，然而較小的孔徑及較短的滲透通道導(dǎo)致膜在分離過程中易被油污染，令通量和分離效率明顯下降。如何開發(fā)得到一種能實(shí)現(xiàn)快速油水分離的新型材料一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

  浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系鄭強(qiáng)教授、杜淼副教授研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)不同的油水混合體系，結(jié)合海綿基板、靜電紡絲及水熱處理，設(shè)計(jì)制備出層次豐富的從幾百μm、幾十μm、幾μm到幾十nm的復(fù)合多孔材料，滿足油水高分離效率前提下，獲得了高水通量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同體系分離通量和分離效率的最佳平衡。該成果于2017年10月在權(quán)威期刊《先進(jìn)功能材料》上發(fā)表（Advanced Functional Materials 2017, 41: 1704293(1-9), DOI: 10.1002/adfm.201704293），博士研究生呂維揚(yáng)為論文第一作者。

  孔徑和潤濕性的調(diào)控是設(shè)計(jì)三維分離材料的關(guān)鍵要素。自下而上合成法和利用商用三維材料并經(jīng)后期改性是兩種常用的制備手段。然而前者存在成本高、難以規(guī)�；约皺C(jī)械性能差等缺點(diǎn)，后者則由于使用商用材料，主體框架已經(jīng)固定，導(dǎo)致孔徑難以被大幅度調(diào)控。

  針對(duì)上述問題，本研究選擇商用密胺海綿（PMF）為基體，將靜電紡的二氧化硅納米纖維擴(kuò)散進(jìn)入海綿內(nèi)部。納米纖維搭接在PMF骨架上，將原先的大孔分隔成若干個(gè)小孔，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料孔徑的調(diào)控。通過戊二醛將納米纖維和PMF骨架化學(xué)交聯(lián)，增強(qiáng)多級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。最后利用多巴胺/聚乙烯亞胺共沉積和水熱法在PMF骨架和納米纖維上生長(zhǎng)層狀雙金屬性氧化物（LDH）納米卷，賦予最終復(fù)合物超親水和水下超疏油性能。

  通過改變納米纖維的攝入量，改性PMF的平均孔徑可從109.50 μm降低至23.35 μm，同時(shí)其孔隙率仍穩(wěn)定在97.8%以上。將一系列改性PMF應(yīng)用于油水分離，數(shù)據(jù)顯示60 mL的層狀油水混合物（v:v = 1:1）可在10 s完全分離；不含乳化劑的油水乳液（油滴直徑17.68 μm）的水通量為1.6 *106 L m-2 h-1 bar-1，分離效率為98.24%；含乳化劑的油水乳液（油滴直徑11.02 μm）的水通量為3.5 *105 L m-2 h-1 bar-1，分離效率為99.46%（分離時(shí)需三層PMF疊加）。

  研究表明三維改性PMF的油水分離機(jī)理主要包括表面尺寸篩分和油滴在內(nèi)部孔道的合并。

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201704293/full