DOI: 10.1007/s10853-022-07945-8

人类活动正在产生越来越多的含油污水，因此，油/水分离方法受到了极大的关注。基于超润湿表面的油/水分离用纳米纤维膜具有成本低、效率高和环境友好性等优点。除了常见的超疏水和超亲水表面外，还开发了其他用于油/水分离的新型超润湿膜。本综述总结并讨论了近年来报道的用于油水分离的膜和纳米纤维，重点介绍了润湿性与结构特征之间的关系。主要讨论了五类具有超润湿表面的膜。在每个类别中，详细探讨了其代表性研究、制备技术、膜结构及应用。最后，提出了超润湿膜在油水分离领域的当前挑战和未来机遇。

图1.油/水分离用超润湿材料概述。图的外层分为五种特殊的润湿性能，与代表性图片相对应。内层代表六种制备方法。

图2.a）（a1）Young模型、（a2）Wenzel模型和（a3）Cassie-Baxter模型中液滴的润湿状态。（a4）前进角和后退角。（a5）倾斜表面上的接触角滞后。b）（顶部）当△P＜0时，膜被水和油润湿的示意图。（底部）当△P＞0时，膜被水和油润湿的示意图。

图3.制备过程。a）模板法。b）气相沉积法。c）静电纺丝法。d）生物法。e）原位聚合法。f）浸涂法。

图4.表面润湿状态。亲水性（HL），疏水性（HB），亲油性（OL），疏油性（OB），超亲水性（SHL），超疏水性（SHB），超亲油性（SOL），超疏油性（SOB），水下超疏油性（WSOB），水下超亲油性（WSOL），油下超疏水性（OSHB）和油下超亲水性（OSHL）。

图5.超疏水和超亲油膜。a）证实了PS纳米纤维膜与水之间存在截留的空气层以及膜的高疏水性。b）使用原位聚合方法合成F-PBZ/SiO2 NPs改性CA纳米纤维膜的策略示意图。c）具有不同浓度BAF-tfa的各种改性CA纳米纤维膜的WCAs。d）所选CA、FCA纳米纤维膜的粗糙度（Ra）值（插图为相应的光学轮廓测量图像）。e）显示具有双重微-纳米结构的电纺PMIA/SiO2-SN膜的制备示意图。f）分别通过同轴电纺丝和常规电纺丝工艺制备纳米纤维膜。g）ZIF-8@GSH/PI纳米纤维膜的制备过程示意图。h）超疏水动物翅膀表面的微观结构。i）超疏水植物的照片以及借助扫描电子显微镜（SEM）观察的微观结构。

图6.超亲水和超疏油膜。a）空气-水/油双重条件下超亲水-超疏油表面的制备步骤图解。b）不同种类的油（人工染红）和水（人工染蓝）在球磨MCC、H-SFE MCC和LH-SFE MCC涂层上的润湿行为。c）时序图像显示了水下十六烷在LH-SFE MCC涂层上的润湿行为以及十六烷下水在LH-SFE MCC涂层上的润湿行为。d）（d1）和（d2）显示用于重力驱动分离水包油乳液的装置照片。水包油乳剂的光学显微镜图像（d3）。（d4）压力为1kPa。e）（e1）受甲苯（染红）污染的MF-P/A-0.2/0.2和受二氯乙烷（染红）污染的原始膜，以及（e2）使用原油显示MF-P/A-0.2/0.2和原始膜的水下防油污性能。（e3）二氯乙烷用于显示MF-P/A-0.2/0.2的自清洁能力。

图7.超疏水膜。a）通过（a1）水滴和（a2）油滴对超疏水表面进行自清洁处理。b（b1）基于铝的超疏水表面的3D图像。（b2）超疏水表面的形成和（b3）超疏水机理示意图。c）油/水混合物的选择性分离。d）（d1）在暴露于氨之前（左图）和之后（右图），置于功能化PU海绵上的水滴和油滴的照片。（d2）展示了暴露在氨环境下的超亲水和超疏油海绵从柴油中吸收水分的快照。

图8.超两亲性膜。（a）不同电纺纳米纤维膜的应力-应变曲线。（b）膜表面上PE-b-PEG的结构示意图。PE-b-PEG，聚乙烯嵌段聚（乙二醇）。（c）使用干燥和水预湿织物（GPTE-ODA涂层）从水中回收油的图示。（d）（d1）GPTE-ODA涂层的可能润湿机制，（d2）水下超亲油性的可能自愈机制。（e）TCG膜的制备。（f）乳液分离和CR降解。

图9.智能特殊润湿性分离膜。（a）一种具有疏油性和光催化活性的亲水涂层。（b）采用同轴电纺丝制备具有芯鞘结构的TiO2@PVDF/PAN纳米纤维膜的过程示意图。（c）离心纺纱机的结构图。（d）通过静电纺丝技术原位合成Janus织物。（e）内部开发的生物降解装置。（f）（f1）JHFM模块示意图，（f2）使用JHFM分离水包油乳液，（f3）用JHFM对乳化油滴进行脱乳化及其单向传输行为。

图10.用于油/水分离的超润湿膜和纳米纤维的结论和前景。（a）本文中分离膜的各种性能之间的比较。（b）超润湿膜和纳米纤维的未来前景。