原位静电交联构建纳米复合涂层PVDF膜及其油水分离性能研究

本文推荐一种基于原位静电交联技术（in-situ electrostatic crosslinking）的PVDF膜表面改性方法，通过羧基化F127（F127-COOH）与季铵化SiO2纳米颗粒（SiO2-Q）的静电相互作用，构建亲水性纳米复合涂层。该膜水通量达775 L·m?2·h?1·bar?1，通量衰减率仅4.7%，恢复率高达99.1%，对高粘度原油具有优异自清洁性能，为功能化纳米材料膜改性提供了新策略。

　　

Highlight

本研究开发了一种简便高效的原位静电交联法（in-situ electrostatic crosslinking），用于制备具有纳米复合涂层的油水分离膜。在非溶剂致相分离（NIPS）过程中，铸膜液中的羧基化F127（F127-COOH）通过原位静电作用将凝固浴中的季铵化SiO₂纳米颗粒（SiO₂-Q）锚定在膜表面，形成亲水性纳米复合涂层。所制备的膜水下油接触角超过150°，且水接触角在30天测试中保持不变，展现出卓越的稳定性。

Synthesis of F127-COOH₆₄

如图2a所示，F127-COOH₆₄共聚物通过乳液聚合法合成，其中β-丙烯酰氧基丙酸与F127的摩尔比为64。将0.4 mol F127和25.6 mmol β-丙烯酰氧基丙酸溶解于装有80 mL去离子水的三颈烧瓶中。反应前通入N₂排空系统空气60分钟，随后加入20 mL引发剂（2.0 mmol铈盐溶于20 mL 1 mol/L HNO₃）。

Characterization of F127-COOH₆₄ and SiO₂-Q

通过FT-IR分析（图2b）发现，仅在F127-COOH₆₄的红外光谱中观察到1730 cm^-1处酯基的特征峰。利用¹H NMR定量分析显示，F127-COOH中F127与B-CEA的摩尔比为1:64，证实成功合成目标产物。

Conclusion

该工作通过原位静电交联技术构建的纳米复合涂层膜，水下油接触角超过150°，对高粘度原油具有显著自清洁能力，在长期运行中性能稳定，为开发抗污染油水分离膜提供了新思路。