水解TEOS改性rPET/PEG/SiO2 超亲水复合膜的构建及其在油水乳液分离中的长效性能研究

针对乳化含油废水处理中膜污染、PEG溶出及稳定性差等问题，研究人员开发了水解TEOS改性rPET/PEG/SiO2 超亲水复合膜。该膜通过SiO2 网络封装PEG，实现92.28%分离效率和290.55 L·m?2 ·h?1 通量（无表面活性剂体系），连续运行72小时性能稳定，为工业油水分离提供了可持续解决方案。

　　

随着石油化工、制药等行业的发展，乳化含油废水处理成为全球性难题。这类废水中粒径小于10 μm的油滴难以通过传统方法（如吸附、气浮）高效去除，且易产生二次污染。膜分离技术虽具有优势，但现有膜材料面临亲水性衰减、PEG溶出和机械稳定性不足等瓶颈。与此同时，废弃PET塑料瓶对生态环境的威胁日益严峻，如何将其高值化利用成为研究热点。

为解决上述问题，中国某研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表研究，开发了一种基于回收PET(rPET)的水解TEOS改性rPET/PEG/SiO₂
超亲水复合膜。该研究通过电纺丝结合浸渍涂层技术，将PEG和SiO₂
纳米颗粒整合到rPET基质中，并利用水解TEOS形成硅网络固定PEG。结果表明，该膜对无表面活性剂乳液分离效率达92.28%，通量290.55 L·m^?2
·h^?1
；即使对Tween 80/CTAB/SDS稳定的乳液，仍保持85.11%效率和115.33 L·m^?2
·h^?1
通量，72小时连续运行性能衰减小于8%。

关键技术方法包括：1) 调控电纺丝参数（14%wt rPET溶液，0.5-3% PEG添加）制备纤维膜；2) TEOS水解缩合反应构建SiO₂
网络；3) 浸渍涂层法负载SiO₂
纳米颗粒；4) 采用接触角测量仪、扫描电镜(SEM)和拉伸试验表征膜性能；5) 建立含不同表面活性剂（Tween 80/CTAB/SDS）的油水乳液体系评估分离效果。

PEG/SiO₂
-改性再生PET复合膜特性
研究发现，PEG浓度增至2%时水接触角(WCA)从137°降至0°，形成超亲水表面；SiO₂
使膜表面粗糙度(Ra)从0.45 μm提升至1.23 μm，水下油接触角(UOCA)达158°。TEOS水解产生的硅羟基(-Si-OH)与PEG形成氢键，将PEG包覆率从68.2%提高至94.7%，解决了长期运行中的PEG溶出问题。

结论与意义
该研究创新性地将环境污染物rPET转化为高性能分离膜材料，通过三重协同机制实现长效分离：1) PEG构建动态水化层降低油滴附着；2) SiO₂
纳米颗粒增加表面粗糙度增强水下疏油性；3) TEOS衍生的硅网络提供机械支撑并固定PEG。相比Doan
团队报道的PDMS/rPET膜（需二次改性），本工作一步法工艺更简便；与Xiong
开发的PDA/rPET/PVDF膜相比，成本降低约40%。研究为废塑料资源化与工业废水处理提供了双重解决方案，其设计的被动式过滤系统在海上溢油应急处理等领域具有应用潜力。