哈工大邵路教授团队 Sci. Adv.：用于超快油水分离的可生物降解静电纺丝超亲水纳米纤维膜

点击上方“蓝字” 一键订阅

海上原油泄漏和工业含油废液排放对生态系统和人类健康构成重大威胁，并严重破坏全球水-食物-能源链条。基于超亲水膜的分离技术是实现油水分离的有效措施，且已广泛应用于含油废水的处理工艺。其分离原理主要依靠材料具有超亲水性，水可以顺利通过材料内部的孔隙结构，在材料表面形成水化层，防止油通过。微孔和高比表面积所产生的毛细力可以产生破乳作用，有利于乳液与水分离。然而，现有的油水分离膜虽然能够实现含油废水的有效净化，但其膜材料大多来源于化石资源，膜废料常被掩埋或焚烧，产生二次污染，不利于生态环境的可持续发展。

邵路教授团队在上述背景下开展了一系列工作，提出一种可按需生物降解的超亲水膜静电纺丝策略，制备出环境友好的超亲水聚乳酸纳米纤维膜（H-PLA-AS），对含有表面活性剂的水包油乳液有着优异的分离性能，为超快净化含油水体提供新思路。相应成果发表在Science Advances上。其工作获得国家自然科学基金（21905067、22178076）、黑龙江省杰出青年科学基金（JQ2020B001）、黑龙江头雁团队（HITTY-20190033）和城市水资源与环境国家重点实验室（哈尔滨工业大学）（No.2022TS43）等项目的支持。具体介绍如下：

通过构造聚乳酸和聚氧化乙烯水凝胶的交联结构，并控制静电纺丝参数并设计非对称膜结构，得到了高渗透通量、高分离效率且可生物降解的超亲水聚乳酸纳米纤维膜。

图1 聚乳酸基纳米纤维膜的循环、制备和生物降解过程

聚氧化乙烯水凝胶的使用使膜表面与水分子之间形成的氢键数量增加了357.6 %，这将聚乳酸基疏水膜转化为超亲水膜，防止了膜污染并加速了乳化液通过膜的渗透。该研究中所提出的新策略为聚合物油水分离膜的制备提供新思路，具有广阔的应用前景。

图2 聚乳酸基纳米纤维膜的结构及铸膜液黏度

图3 聚乳酸基纳米纤维膜的性质

在分离性能上，所制备的超疏水纳米纤维膜对含有表面活性剂的水包正辛烷乳液有着优异的分离性能。其中，H-PLA-AS膜对于水包正辛烷乳液分离的渗透通量为2.1×10⁴ L∙m^-2∙h^-1∙bar^-1，分离效率高于99.6%，明显优于大多数现有的油水分离膜。并且，该膜在水溶液中能够形成大量氢键，将蛋白酶K存在下的生物降解速率有效提高30%以上，推动了膜分离技术在应用中的高效化和绿色化发展。

图4 聚乳酸基纳米纤维膜的分离性能

该论文哈尔滨工业大学为唯一通讯单位。威海校区特聘教授程喜全为论文第一作者；程喜全教授、马军院士和邵路教授为论文共同通讯作者。威海校区本科生李童语、研究生焦阳相关研究工作。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh8195

相关进展

哈工大邵路教授团队Science子刊：界面“分子焊接”构筑“双料”高效COFs纳滤膜

哈工大邵路教授课题组ACS AMI：MOF个头有问题？打点多巴胺！助力碳捕集！

哈工大邵路教授等ACS Nano：可规模化超浸润膜实现超快油水分离

哈工大邵路教授课题组JMCA综述：面向可持续CO2捕集的聚氧乙烯基气体分离膜研究进展

哈尔滨工业大学邵路教授团队：高效CO2分离复合膜的界面性能调控揭示新型纳米复合材料界面评价体系

南京工业大学陈虹宇教授与哈尔滨工业大学邵路教授合作：新方法让纳米材料组装合成“指哪长哪”

高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至[e-mail]，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。

点

这里“阅读原文”，查看更多