膜分离技术是人类在含油污水中快速收集清洁水的一种重要手段。然而，大多数超浸润膜材料在分离乳液后易受油污染，导致分离能力严重退化。如何简便、高效制备具有稳定性强、分离性能优异的分离膜是科研人员的研究热点。近期，西北师范大学李健课题组采用简单的水热-抽滤法制备了一种性能优良的水下超疏油“PVA-GO-TiO2 (PGT)”复合膜。基于氧化石墨烯和二氧化钛的化学稳定性，即使在腐性型环境中PGT膜仍能保持稳定，高效的分离能力。PVA与氧化石墨烯、TiO2之间存在很强的氢键相互作用和交联作用，而且由于PVA和GO的存在，PGT涂层可以通过氢键作用与PVDF膜紧密结合，使得该PGT膜在经过200次砂纸摩擦实验和500次弯曲试验后，仍能保持其水下超疏油性能。相关研究以“Robust PVA-GO-TiO2 composite membrane for efficient separation oil-in-water emulsions with stable high flux”为题发表在最新的Journal of membrane science上。第一作者为西北师范大学硕士生钟棋，通讯作者为博士生导师李健教授。
【PGT膜的制备】
如图1所示，在该膜的制备过程中，由于聚乙烯醇具有良好的水溶性和可塑性，被用于构建稳定的多孔结构。此外，二维薄片氧化石墨烯和TiO2纳米粒子的引入不仅提高了复合膜的水下超疏油性和防污能力，而且降低了膜的平均孔径分布，其对于乳液的有效筛分起着重要作用。
图1 PGT复合膜的制备及其水包油乳液分离示意图
【图文速览】
图2 (a1, a2) PVA膜、(b1, b2) PG膜和(c1, c2) PGT膜在低、高倍镜下的FE-SEM图(d) PGT膜的横截面。(e) TiO2、PVA膜、GO、PGT膜的XRD图谱。(f) PVA、TiO2、GO、PG、PGT涂层的FT-IR。
图3 PGT膜的(a)摩擦试验、(b)水浸试验、(c)弯曲试验的光学照片。
【总结】
作者采用简单的水热法和抽滤法制备了一种新型的具有水下超疏油性能的PGT复合膜。在中性和腐蚀性环境下，PGT膜对多种水包油乳液均表现出优异的分离性能。作者通过摩擦实验和弯曲试验证明该PGT膜具有优异的机械稳定性。综上所述，PGT膜具有杰出的机械和化学稳定性，该研究大力推动了超浸润膜在实际应用中的发展。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.119836
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