DOI:10.1016/j.memsci.2020.118905

以聚酯（PET）中空编织管为载体，疏水纳米二氧化硅（SiO2）为无机添加剂，通过静电纺丝工艺制备了一种由三维微球与二维纳米纤维交织而成的三维结构管状聚氯乙烯（PVC）杂化纳米纤维膜。其制备策略为双针双组分静电纺丝。二维纳米纤维与三维微球交织的协同作用使三维纳米纤维膜具有连续的水-油-固界面，从而减慢了水的润湿过程并提高了膜的疏水稳定性。三维纳米纤维膜具有高孔隙率和多级粗糙结构，可作为一种高效的液体分离膜，对各种表面活性剂稳定的油包水乳液的分离效果极佳，而无需外力作用。当SiO2含量达到4wt％时，膜在油下显示出优异的亲油性和超疏水性。此外，在重力驱动下，其渗透通量高达358.60 L/m2 h，分离效率达95％以上，并且在油包水乳液中具有出色的重复使用性。另外，通过该方法制备的三维管状纳米纤维膜具有高孔隙率、优异的机械性能、良好的热稳定性和疏水稳定性。这种简单、经济且环保的方法为含油废水的处理提供了一个方便而廉价的平台。

图1.用于制备管状PVC/SiO2杂化纳米纤维膜的静电纺丝设备的示意图。

图2.用于油包水乳液分离的管状PVC/SiO2杂化纳米纤维膜的装置图。

图3.管状PVC/SiO2杂化纳米纤维膜的形貌；（a）M0，（b）M1，（c）M4，（d）孔径分布，（e）热重曲线，（f）应力-应变曲线；1：横截面；2：表面（插图是相应的纤维直径图像）；3：CSM数据和Ra值。

图4.管状PVC/SiO2杂化纳米纤维膜的表面润湿性；（a）M0，（b）M1，（c）M4；1：动态照片显示煤油快速扩散；2：静态水接触角；3：煤油下的水接触角。

图5.管状PVC/SiO2杂化纳米纤维膜的形貌；（a）M0，（b）M2，（c）M3，（d）M4，（e）M5；1：横截面（插图是相应的静态水接触角图像）；2：表面（插图是相应的微球直径图像）；3：纤维直径图像；4：CSM数值和Ra值。

图6.SEM图像以及M4膜上Si、O和Cl元素的相应EDX映射扫描光谱；（a）：表面，（b）：横截面。

图7.管状PVC/SiO2杂化纳米纤维膜的特性；A：孔径分布，B：孔隙率，C：应力-应变曲线，D：热重曲线。

图8.A：管状PVC/SiO2杂化纳米纤维膜达到近零油接触角的时间，B：M4膜表面上的水和各种油滴的数码照片，C：煤油下的水接触角。

图9.M4膜的煤油包水乳液分离过程；A：膜和组件，B：分离过程，C：乳剂液滴尺寸分布，D：分离前后的光学显微镜图像和乳剂照片。

图10.A：煤油包水乳液中M4膜的分离效率，B：煤油包水乳液中M4膜的循环通量，C：使用10次前后，M4膜表面上的水和煤油油滴的照片，D：M4膜对各种油包水型乳液的分离效率。

图11.SEM图像，以及煤油包水乳液分离10次后M4膜上Si、O和Cl元素的相应EDX图谱。

图12.A：wenzel模型，B：cassie模型，C：连续三维结构，D：连续三维结构的局部放大。

图13.PVC/SiO2杂化纳米纤维膜用于煤油包水乳液分离；A：分离效率，B：渗透通量。

图14.比较疏水膜的润湿行为；A：二维结构，B：三维结构。