电响应自清洁铜泡沫材料实现表面活性剂稳定油水乳液的高通量连续破乳

传统3D多孔超润湿材料虽能高效破乳油水乳液，却因表面活性剂饱和吸附导致的润湿性改变和孔道堵塞面临通量骤降难题。来自国内的研究团队创新设计出电响应自清洁3D多孔铜泡沫复合材料(CCo@CF-PPy/CNTs)，通过阴极极化动态调控界面电荷，在-4.5V电位下使表面基团(─SO3?/──NH─)zeta电位从-12.1mV提升至-32.31mV，协同增强Donnan排斥、水下疏油性和流体拖曳力，成功解决表面活性剂吸附破乳与油相粘附降通量的双重困境。该材料处理3000mL乳液时保持67.5%通量保留率(>8000 L m?2 h?1)，效率达99.2±0.3%，为工业含沥青质废水处理提供创新解决方案。

　　

这项突破性研究展示了一种智能型电响应铜泡沫材料(CCo@CF-PPy/CNTs)的革命性应用。传统三维多孔超润湿材料虽然能突破"尺寸筛分"限制实现高效油水分离，却在处理表面活性剂稳定的乳液时遭遇致命缺陷——表面活性剂饱和吸附会不可逆地改变材料润湿性，导致分离通量断崖式下跌。

科研团队巧妙运用电化学调控策略，当施加-4.5V阴极电位时，材料表面功能基团(─SO₃^?和──NH─)发生电荷密度重构，zeta电位绝对值从-12.1mV飙升至-32.31mV。这种动态电荷调控产生三重协同效应：显著增强的Donnan排斥效应、优化的水下疏油特性以及强化的流体动力学拖曳力，如同给材料装上了"分子级清洁刷"，既能防止表面活性剂吸附破坏破乳效果，又可避免油滴粘附堵塞孔道。

在长达3000毫升乳液的连续分离测试中，这种智能材料展现出惊人的稳定性——通量保持率高达67.5%(超过8000 L m^?2 h^?1)，比非电控系统提升16.8倍，同时维持99.2±0.3%的分离精度。更令人振奋的是，油相迁移模式发生根本转变：从传统的"孔道滞留"转变为"流体驱离"。该材料在含沥青质的工业废水处理中同样表现卓越，为设计高通量抗污染的油水分离系统提供了全新理论框架和工程解决方案。