受鱼鳞在水中不会被油污污染这一自然现象的启发,制备超亲水-水下超疏油网膜用于油水分离,已成为水处理领域的研究热点。然而,许多已报道的制备方法涉及含氟试剂或繁复的合成步骤,难以大规模推广。单宁酸是一种广泛存在于植物中的天然多酚,其分子结构中富含的邻苯三酚和邻苯二酚基团,能够在常温常压水溶液中,迅速与Fe³⁺离子发生配位络合反应,形成高度交联的三维网状聚合物涂层。这种涂层对各种基底都具有极强的粘附能力。本研究创造性地利用单宁酸-Fe³⁺这一快速、绿色的络合体系,在不锈钢丝网上构筑超亲水涂层,实现了含油废水的高效、低能耗分离。
制备方法极为简单:将清洗后的不锈钢网(孔径约50μm)浸泡在单宁酸的水溶液中,取出后再浸入氯化铁溶液中,重复此循环数次后,网丝表面便沉积上了一层均匀的深蓝色单宁酸-铁络合物涂层。SEM图显示,涂层赋予了光滑的网丝表面许多纳米级的粗糙褶皱结构。这些纳米粗糙度与金属网本身的微米级网孔构成了微纳复合阶层结构。在此结构上,水接触角接近0°,水滴瞬间铺展并渗透过网。而当该网浸没于水中时,油滴(如甲苯、柴油、原油等)在其上的接触角均超过150°,表现为极强的“水下超疏油”特性,油滴极易滚落且不粘附。
在重力驱动下,该网膜用于分离多种油水混合物,对浮油的分离效率高达99%以上,水通量可达数万L/(m²·h)。更为难得的是,对于含有表面活性剂稳定的水包油乳液,该网膜也展现出了出色的分离能力,通过破乳和聚并效应,可将数十微米级的乳化油滴高效拦截,滤过液TOC去除率超过95%。稳定性测试证明,该涂层网膜在pH 2到11的宽泛范围内保持性能稳定,在经过砂纸摩擦或超声振荡后仍具有良好的水下疏油性,展现出极强的机械化学鲁棒性。该研究为实现超润湿网膜的简单、绿色、低成本制备和大规模工业应用,提供了一条极具竞争力的技术路线。
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