近期，我院俞建勇院士与丁彬研究员所共同指导的博士生葛建龙在纳米纤维油/水乳液分离膜研究方面取得了新突破。他们通过将静电纺丝技术与静电喷雾技术相结合，成功制备出具有多级孔结构与超亲水/水下超疏油润湿特性的纳米纤维分离膜，实现了对水中乳化油滴的高效分离，并研究了其分离机理。相关研究成果以“Superhydrophilic and underwater superoleophobic nanofibrous membrane with hierarchical structured skin for effective oil-in-water emulsion separation”为题发表在纳米材料和环境领域国际知名学术期刊《Journal of Materials Chemistry A》（J. Mater. Chem. A2017, 5, 497-502.）上。

纳米纤维分离膜对水包油型乳液的分离示意图和性能展示

近年来，全球频发的水体油污染事故和大量含油废水的排放，严重危害生态环境和人类健康。如何实现油/水混合物的快速有效分离，尤其是对粒径小、难聚结的乳化态油/水混合物的分离已成为全球环境治理亟待解决的关键问题。膜分离技术因具有能耗低、分离效率高、无二次污染等优点，在油/水乳液分离领域具有巨大的应用前景。然而，现有分离膜材料普遍存在分离通量低、易受污染等问题，极大的限制了其在油/水乳液分离领域的应用性能。如何同步提升膜材料的分离通量和分离精度仍是目前油水分离膜材料领域研究的重点和难点。

为此，研究人员将静电纺丝与静电雾化技术相结合，首次以高孔隙率的静电纺亲水聚丙烯腈（PAN）纳米纤维膜为基体，通过静电雾化技术在纤维膜表层构筑出具有微/纳多级结构的分离功能层，该结构中的亲水性SiO₂颗粒和PAN微球显著增强了膜材料的Cassie润湿效应，赋予了分离膜超亲水特性（水接触角0°），同时微球层表面形成的稳定水化层可有效阻隔油滴与分离膜的直接接触，从而使其具有超疏油特性（水下油接触角>160°）；所得分离膜的高孔隙结构与选择润湿性的协同作用使其对油水乳液（正己烷/水）的分离通量最高可达6290L/m²h，分离后水中含油量<10ppm。此外，该材料还具有优异的循环使用性能，在重复使用10个循环后，仍可保持稳定的油水乳液分离性能，该研究可为高效油/水乳液分离膜材料的设计及制备提供新的思路和方法。

该项研究工作得到了国家自然科学基金、中央高校基础研究基金，东华大学励志计划的大力资助。