多级结构醋酸纤维素基纳米纤维膜的制备与应用

通过调控SiO2纳米颗粒含量，可以发现纤维膜的静态水接触角（WCA）随颗粒含量增多而逐渐增大，且滞后角与滚动角逐渐减小。FCA-1/SNP纳米纤维膜的场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）图片与水接触角如图5-16所示，当颗粒含量为1.0%和2.0%时，纤维膜的水接触角分别高达152°和161°而展现出超疏水性，这是因为SiO2纳米颗粒含量增加使得纤维表面产生更多微纳米级乳突，从而大幅增大了所得纤维膜的表面粗糙度。

图5-15　FCA/SNP纳米纤维膜的制备流程示意图

图5-16　FCA-1/SNP纳米纤维膜的FE-SEM图及水接触角：（a）FCA-1/SNP-0.1；（b）FCA-1/SNP-0.5；（c）FCA-1/SNP-1；（d）FCA-1/SNP-2；（e）SiO2纳米颗粒含量对表面改性CA纳米纤维膜水接触角的影响；（f）SiO2纳米颗粒含量对表面改性CA纳米纤维膜滞后角与滚动角的影响

由于所得膜材料具有超疏水—超亲油特性，当油水混合物接触到膜表面时，油相在毛细亲油力驱动下，快速从纤维膜孔隙中渗透而水相被完全截留，从而实现油水分离。图5-17为FCA-1/SNP-2纤维膜的油水分离过程图片，图5-17（a）表明实验采用的油水混合物为200g体积比为1/1的油（二氯甲烷）水混合体系，油水呈分相体系（下层为油相，上层为水相），FCA-1/SNP-2纤维膜被固定在玻璃管与烧杯之间。测试时，将油水混合液从上方玻璃管倒入后，油迅速地从纤维膜上部渗流至下方烧杯中，而水仍然被截留在纤维膜上部的玻璃管内，整个分离过程仅靠重力驱动，且在30s内即实现了油相与水相的完全分离，如图5-17（b）和（c）所示，该纤维膜在工业污油和水面漏油治理等领域具有广阔的应用前景。

图5-17　FCA-1/SNP-2纳米纤维膜的油水分离图：（a）分离前；（b）分离时；（c）分离后(www.xing528.com)