DOI:10.1021/acs.iecr.0c04831

尽管含油废水的高效处理一直是人们关注的重点，但对含有微小油滴的水包油乳液的处理仍然是一项艰巨的挑战。在这项工作中，研究者利用简便的静电纺丝法和随后的水热处理制备了具有多级孔结构、超亲水性和水下超疏油性的分层TiO2纳米棒阵列/碳纳米纤维复合膜，用于水包油乳液的分离。该类膜具有较高的水包油乳液分离性能，分离效率达99％以上，分离通量高达1108.8 L m-2 h-1。有趣的是，通过紫外光照射诱导二氧化钛上的羟基，其亲水性得到了改善，分离性能也进一步提高。同时，得益于金红石相TiO2的优异化学稳定性，该复合膜具有出色的耐腐蚀性、耐高温性和良好的可回收性。这种复合膜在水包油乳液的分离和资源回收领域具有广阔的应用前景。

图1.分层TiO2纳米棒阵列/碳纳米纤维复合膜的制备。

图2.在不同（a-c）TBOT添加量（0.1、0.3和0.5g），（d，e）水热温度（120、150和180℃），（g-i）水热酸浓度（1，3和5 mol L-1）下制备的纳米纤维膜的SEM图像。

图3.（a-d）在不同水热时间（1、6、12和24h）下制备的纳米纤维膜的SEM图像以及相应膜的纳米棒阵列长度和直径分布。

图4.（a）复合膜的XRD图。（b）氮气吸附-解吸等温线，（c）通过BJH算法获得复合膜的孔径分布。（d）复合膜在空气中的水接触角。（e）样品C在UV照射前后的水扩散行为。

图5.（a）复合膜（正己烷）的水下油接触角。（b）样品C对五种油的水下油接触角。（c）五种油与样品C在水下的动态接触行为。

图6.（a）分离前后的水包油乳液照片。（b）紫外线照射前后复合膜的通量和（c）分离效率。（d）样品C的不同油通量。

图7.（a）复合膜在酸性、碱性和盐溶液中的水下油接触角和（b）分离效率。（c）在不同温度下热处理后复合膜的水下油接触角和分离效率。（d）循环时间、复合膜通量和分离效率之间的关系。