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  在工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中會產(chǎn)生大量的含油污水。目前，含油污水的處理一直是一個(gè)世界性難題，特別是復(fù)雜環(huán)境下乳化含油污水的處理。利用膜分離技術(shù)來實(shí)現(xiàn)油水分離被認(rèn)為是最具有效的分離手段之一，特別是針對乳化的油水體系。然而，傳統(tǒng)的膜分離材料在油水分離過程中會遭受嚴(yán)重的污染，導(dǎo)致分離通量以及油水分離效率的急劇下降，嚴(yán)重阻礙了膜分離技術(shù)在油水分離領(lǐng)域中的發(fā)展和應(yīng)用。因此，開發(fā)新型的分離膜材料，解決分離膜材料的污染問題，是實(shí)現(xiàn)油水的高效、快速以及穩(wěn)定分離的關(guān)鍵所在。 

  近期，為了解決膜分離材料的抗污染問題，中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所靳健研究員課題組在前期工作的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和制備了一種磺基甜菜堿型兩親離子性納米水凝膠接枝改性的PVDF多孔膜（ZNG-g-PVDF）（如圖1所示）。

圖1 兩親離子性納米水凝膠接枝改性PVDF多孔膜（ZNG-g-PVDF）示意圖 

  這一兩親離子性納米水凝膠的尺寸~50nm，這一納米級尺寸有助于納米水凝膠的快速浸潤和吸水，從而賦予了PVDF多孔膜超親水的性質(zhì)。由于兩親離子性納米水凝膠同時(shí)具有水凝膠的高保水性能以及兩親離子性聚電解質(zhì)的強(qiáng)水合能力，能夠在PVDF多孔膜的表面構(gòu)筑出牢固的水合層以及近中性的表面。這一超親水的近中性表面賦予了PVDF多孔膜在水下對原油近乎零粘附的效果（如圖2所示）。

圖2 ZNG-g-PVDF多孔膜表面浸潤性表征

  此外，磺基甜菜堿型兩親離子性納米水凝膠具有優(yōu)異的抗鹽性以及耐酸堿性能，保證了兩親離子性納米水凝膠接枝改性的PVDF多孔膜在不同種類的鹽溶液中以及寬泛的pH范圍內(nèi)均能夠保持超親水特性以及水下超低油粘附效果。為了進(jìn)一步考察這一分離膜材料的抗污染性能，研究人員通過模擬現(xiàn)實(shí)的乳化油水，利用這一兩親離子性納米水凝膠接枝改性的PVDF多孔膜來分離含有表面活性劑、蛋白質(zhì)以及生物有機(jī)質(zhì)（NOM）的油水乳液并監(jiān)測其多次循環(huán)過程中通量的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明（如圖3所示），這一兩親離子性納米水凝膠接枝改性的PVDF多孔膜具有優(yōu)異的綜合性抗污染能力，循環(huán)過程中通量的恢復(fù)率幾乎高達(dá)100%。

圖3 ZNG-g-PVDF多孔膜分離不同乳化油水時(shí)循環(huán)通量變化結(jié)果 

  這一工作所使用的親水改性策略相對溫和、簡單，為制備高效油水分離膜材料提供了新的視角。 

  以上工作發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》(Adv. Funct. Mater, 2018,1804121)雜志上。論文第一作者為朱玉長副研究員，靳健研究員為該論文的通訊作者。該工作得到了國家杰出青年科學(xué)基金（51625306）、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（21433021）和青年科學(xué)基金（51603229）等項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201804121