DOI:10.1016/j.memsci.2020.118327

本研究的目的是在不使用昂贵/复杂的化学改性方法的情况下，仅利用电纺纳米纤维开发高效且经济的超滤（UF）介质/膜。假设，在热压由热塑性聚合物（例如PVDF）和骨架聚合物（例如PAN）组成的杂化电纺纳米纤维膜（ENMs）期间，PVDF纳米纤维可能会部分熔融/软化甚至断裂，从而导致纳米纤维的粘连/融合。

这将进一步导致膜孔隙率的降低和膜形态/结构的变化，从而降低膜的当量/表观孔径。为了验证这一假设，通过使用2.5、5和10 MPa的不同压力，将收集的PAN/PVDF杂化ENMs（PPHENMs）在180℃（PVDF熔点约177℃以上）下热压。为了进行比较，PPHENMs在60℃下热压制备。在10 MPa下热压的PPHENMs 180的最低孔隙率约为16.7 vol％，表明纳米纤维在膜中占据约5/6的体积。在4 bar的施加压力下，膜的纯水通量值较高，约为200 L∙m-2∙h-1。而且，该膜可以从水中完全滤除/去除尺寸大于20 nm的聚苯乙烯颗粒，对牛血清白蛋白和牛γ-球蛋白分子的截留率分别达到约60％和75％。因此，由热塑性纳米纤维和骨架纳米纤维制成的热压杂化ENMs可以为高性能超滤介质/膜的开发提供一种创新且简便的方法。

图1.示意图显示通过静电纺丝和热压制备PPHENMs60和PPHENMs180。

图2.SEM图像显示了在2.5 MPa（A1和B1）、5 MPa（A2和B2）和10 MPa（A3和B3）的不同压力下，在60℃（A1-A3）和180℃（B1-B3）下热压的六个PPHENMs的表面形态结构。为了比较，A0的SEM图像是从一个具有代表性的PAN/PVDF杂化ENM的膜表面获得的。

图3.SEM图像显示了六个PPHENMs在60℃（顶部）和180℃（底部）下,在2.5 MPa（第一列）、5 MPa（第二列）和10 MPa（第三列）的不同压力下热压的横截面形态结构。

图4.从收集的PPHENMs、PPHENMs60和PPHENMs180的代表性样本中获得的XRD图谱。请注意，在不同压力下热压的PPHENMs60和PPHENMs180样品具有几乎相同的XRD图谱，表明压力对晶体结构没有显著影响，而图中PPHENMs60和PPHENMs180的XRD图谱是从2.5 MPa压力热压样品中获得的。

图5.在不同压力下热压的PPHENMs60和PPHENMs180样品的纯水通量值及其变化。实验在4 bar的施加压力下进行。数据表示为平均值±一个标准偏差（n=3）。

图6.PPHENMs60和PPHENMs180的过滤性能。（A）不同PPHENMs60的截留率随进料总体积的变化。过滤混合物包含尺寸为200或100 nm的聚苯乙烯颗粒。数据仅表示为平均值（n=5），因为标准偏差非常小。（B）不同PPHENMs180的截留率随热压压力的变化。过滤混合物包含尺寸为40、30或20 nm的聚苯乙烯颗粒，而过滤溶液包含尺寸约10 nm的牛γ-球蛋白或BSA分子。每种混合物/溶液的总进料体积为104 mL。数据表示为平均值±一个标准偏差（n=5）。以上所有实验均在4 bar的施加压力下进行。