Amphibious Superamphiphilic Nanofibrous Membrane with Oil Coalesced Porous Structure for Highly Efficient Emulsion Separation

材料科学 超亲水性 化学工程 乳状液 结垢 静电纺丝 聚结(物理) 多孔性 吸附 渗透 渗透 相位反转 润湿 膜污染 提高采收率 纳米技术 油滴 膜技术 水处理 生物污染 制作 水运 采出水 接触角 表面能 聚乙烯醇
作者
Yilin Wu,Yanan Zhao,Zhixin Jiang,Jun Song,Jianlong Ge,Jichao Zhang,Shaohai Fu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:18 (3): 5194-5205 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acsami.5c19591
摘要

Conventional membranes for oily wastewater treatment mainly relying on the size-sieving effect typically suffer from low permeation flux and short service life due to poor coalescence capability and susceptibility to oil fouling under practical conditions. Herein, we fabricated an amphibious superamphiphilic porous nanofibrous membrane doped with g-C 3 N 4 @TiO 2 through water vapor-induced electrospinning to achieve superhydrophilicity in air and superoleophilicity underwater. Leveraging amphibious superamphiphilicity enabled by surface energy reconfiguration coupled with an internally interconnected porous structure, the membrane can adsorb tiny oil droplets underwater. These adsorbed droplets rapidly coalesce into a continuous macroscopic oil phase that can be discharged together with water through the membrane, giving rise to two distinct well-defined phases. This unique demulsification pathway transcends the traditional constraints of micron-sized porous membranes in handling submicron/nanosized oil-in-water emulsions, while affording a high permeance and efficiency of 2785 L m –2 h –1 and 99.78%, respectively. Moreover, the addition of g-C 3 N 4 @TiO 2 significantly enhances the membrane’s ability to self-clean under visible light. Under visible-light irradiation, the membrane can efficiently degrade oil foulants within 4 h, achieving a water flux recovery rate of 98.08%. This work offers a new strategy for designing advanced membranes with efficient oil coalescence and a sustainable emulsion separation performance.
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