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海上原油泄漏和工業(yè)含油廢液排放對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)成重大威脅，并嚴重破壞全球水-食物-能源鏈條。基于超親水膜的分離技術(shù)是實現(xiàn)油水分離的有效措施，且已廣泛應用于含油廢水的處理工藝。其分離原理主要依靠材料具有超親水性，水可以順利通過材料內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)，在材料表面形成水化層，防止油通過。微孔和高比表面積所產(chǎn)生的毛細力可以產(chǎn)生破乳作用，有利于乳液與水分離。然而，現(xiàn)有的油水分離膜雖然能夠?qū)崿F(xiàn)含油廢水的有效凈化，但超親水膜材料大多來源于化石資源，膜廢料常被掩埋或焚燒，產(chǎn)生二次污染，不利于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

針對此難題，該團隊提出一種可按需生物降解的超親水膜靜電紡絲策略，制備出環(huán)境友好的超親水聚乳酸納米纖維膜，對含有表面活性劑的水包油乳液有著優(yōu)異的分離性能。該膜對水包正辛烷乳液呈現(xiàn)出2.1×10⁴ L?m^-2?h^-1?bar^-1滲透通量，分離效率高于99.6%，將聚乳酸生物降解為乳酸的速率提高30%以上。該項策略使聚乳酸和聚氧化乙烯水凝膠形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過控制靜電紡絲參數(shù)并設(shè)計非對稱結(jié)構(gòu)，得到了高滲透通量、高分離效率且可生物降解的超親水聚乳酸納米纖維膜。同時，聚氧化乙烯水凝膠的引入使膜表面與水分子之間形成的氫鍵數(shù)量增加了357.6 %，促進了聚乳酸疏水膜轉(zhuǎn)化為超親水膜，防止了膜污染并加速了乳化液通過膜的滲透。該種膜在使用條件下性能穩(wěn)定，在蛋白酶K處理下1周內(nèi)可實現(xiàn)生物降解。該研究中所提出的新策略為聚合物油水分離膜的制備提供新思路，具有廣闊的應用前景。

哈工大為該論文唯一通訊單位。哈爾濱工業(yè)大學威海校區(qū)海洋科學與技術(shù)學院程喜全特聘教授為論文第一作者，程喜全、馬軍院士和哈工大化工與化學學院邵路教授為論文共同通訊作者。威海校區(qū)學生李童語、焦陽也參與了相關(guān)研究工作。

該研究工作獲得國家自然科學基金、黑龍江省杰出青年科學基金、黑龍江省頭雁團隊原創(chuàng)探索基金、城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室等資助。

分離膜的循環(huán)、制備和生物降解過程示意圖