随著(zhe)我國(guó)經(jīng)濟的快速發(fā)展，大量的含油污水被(bèi)排放，同時海洋原油洩漏事(shì)件頻發(fā)，對(duì)生态環境和人類的健康造成(chéng)了嚴重威脅。傳統油水分離方法主要包括氣浮法、離心分離法、吸附和燃燒等，但均存在效率低、成(chéng)本高、應用範圍窄等缺點。超浸潤分離膜由于具有結構可控性好(hǎo)、分離效率高和分離精度高的優點，目前成(chéng)爲油水分離領域的研究熱點。近期，中科院甯波材料所劉富研究員團隊（先進(jìn)功能(néng)膜）在高性能(néng)聚偏氟乙烯（PVDF）油水分離膜方向(xiàng)取得了一系列新成(chéng)果。
1）PVDF瞬時催化及油水分離膜。針對(duì)複雜體系的油水分離問題，以機械性能(néng)和熱穩定性能(néng)優異的聚偏氟乙烯（PVDF）爲基膜，制備得到具有微納米多級組裝結構的PVDF-AuNPs微反應器分離膜。首先利用聚多巴胺作爲膜表面(miàn)“功能(néng)塗層”，對(duì)PVDF基膜進(jìn)行初步修飾，然後(hòu)將(jiāng)AuNPs微球通過(guò)動态過(guò)濾的方法負載到PVDF的指狀孔内，形成(chéng)微反應器。所得膜能(néng)夠對(duì)含有硝基苯酚的水包油複雜體系，實現瞬時的硝基苯酚催化降解和油水分離。該方法對(duì)于將(jiāng)油水分離膜應用于實際含油廢水處理，起(qǐ)到了重要的推動作用。相關工作已經(jīng)發(fā)表于Chemical Engineering Journal, 2018, 334,579，王建強副研究員和吳紫陽爲共同第一作者，劉富研究員爲通訊作者。
圖1 PVDF指狀催化反應器的制備過(guò)程
圖2 PVDF膜油水分離及催化性能(néng)
2）具有超穩定剛性浸潤表面(miàn)的柔性PVDF油水分離膜。針對(duì)通常聚合物微孔膜的表面(miàn)微納結構不穩定、在化學(xué)腐蝕及物理損傷下易蠕變及衰減的問題，通過(guò)仿生植物根系固定土壤模型，利用微孔PVDF膜表面(miàn)的微納結構限域固定TiO2納米粒子，制備了具有剛性界面(miàn)TiO2界面(miàn)的柔性PVDF微孔膜。所得膜具有優異的穩定性，能(néng)夠抵抗極端物理損傷（液壓、手指擦拭、液氮淬火後(hòu)砂紙磨擦）、高溫和苛刻的化學(xué)腐蝕（強酸、強堿、強氧化劑次氯酸鈉），并且能(néng)夠連續有效分離含有表面(miàn)活性劑的油包水乳液。在錯流模式下，通過(guò)負載超親水納米TiO2粒子制備的PVDF膜，可實現水包油乳液的連續分離（通量達1700 
，分離效率>96%）（如圖3）。 相關工作已經(jīng)發(fā)表在Scientific Reports, 2017, 7: 14099，熊竹副研究員和林海波爲共同第一作者，劉富研究員爲通訊作者，文章發(fā)表後(hòu)受到了同行的廣泛關注，該論文是2017年Scientific Reports期刊閱讀量最多的前100篇文章之一。
圖3 超浸潤剛性界面(miàn)PVDF膜的制備過(guò)程
圖4 剛性界面(miàn)PVDF膜油水分離性能(néng)
3）超大通量靜電紡絲PVDF油水分離膜。除了油水廢液的複雜性和膜界面(miàn)穩定性的制約，油水分離膜往往也受限于膜的低通量和易污染性。針對(duì)該問題，團隊采用靜電紡絲技術，通過(guò)將(jiāng)靜電紡絲和靜電噴塗相結合，制備得到了具有超高通量的PVDF納米纖維油水分離膜，具有獨特的微米級纖維及納米級微球複合的結構。將(jiāng)該膜應用于高粘度的十甲基環五矽氧烷包水體系時，滲透系數高達88166±652
（分離效率>99%），遠高于已報道(dào)數據。該方法制備過(guò)程簡單，無需複雜的表面(miàn)改性過(guò)程，是一種(zhǒng)适宜工業化生産的新方法。相關工作已經(jīng)發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A, 2018, 6, 7014-7020。浙江理工大學(xué)的吳金丹博士和碩士生丁雅傑是論文的共同第一作者，王建強副研究員、浙江理工大學(xué)王際平教授和劉富研究員爲該工作的共同通訊作者。
圖5 超高通量PVDF納米纖維油水分離膜的制備過(guò)程
圖6 納米纖維PVDF膜油水分離性能(néng)
上述系列研究工作受到了國(guó)家重點研發(fā)計劃（2017YFB0309600）、國(guó)家自然科學(xué)基金（5161101025、51475449、51703233）、中科院青促會（2014258）和甯波市創新團隊（2014B81004）等項目的資助支持。
（高分子事(shì)業部 王建強）
