电纺两亲性磺化聚醚醚酮(SPEEK)纳米纤维膜用于薄层原油泄漏高效清理

为解决石油泄漏和含油废水造成的环境危害问题，研究人员通过磺化聚醚醚酮(SPEEK)电纺制备两亲性纳米纤维膜，实现原油(9-80 g g?1)、柴油(13 g g?1)和汽油(3 g g?1)的高效吸附，其独特的两亲特性可清除海水表面超薄油膜，为低成本油污治理提供新方案。

　　

石油泄漏和工业含油废水对生态环境构成严峻挑战，传统吸附材料难以兼顾高效性与环境适应性。现有疏水材料虽能吸附油污，却无法有效处理海水表面微米级油膜，且常面临机械强度不足、成本高昂等问题。在此背景下，土耳其研究团队创新性地利用工业聚合物聚醚醚酮(PEEK)为基底，通过可控磺化反应开发出兼具亲水-亲油特性的电纺纳米纤维膜，相关成果发表于《Advanced Membranes》。

研究采用磺化时间调控(6天/30天)制备不同磺化度(DoS 12.7%-19.2%)的SPEEK，通过电纺技术构建纳米纤维网络，结合FT-IR、¹H NMR、XRD等技术表征材料特性，采用接触角分析、吸附动力学实验及机械测试评估性能，并选用三种API指数(22°-40°)的原油及柴油/汽油进行实际污染模拟。

【材料特性】
通过延长磺化时间将PEEK从半晶态转化为无定形态，DoS提升使纤维直径从247±83 nm降至443±146 nm，但导电性增强(5.42 mS cm^–1)。热重分析显示三阶段分解特征，证实-SO₃H基团成功引入。

【润湿行为】
两亲性特征显著：水接触角从初始123.5°(P¹)/115.6°(P²)快速降至27°，而原油/汽油在2-9秒内完全铺展。这种动态润湿特性使其能同时应对水相和油相污染物。

【吸附性能】
吸附能力呈现"重质原油>轻质原油>柴油>汽油"规律：Haznemir重油(0.914 g cm^–3)吸附量达85.31±6.23 g g^?1，而Kasrik轻油(0.811 g cm^–3)仅22.45±2.01 g g^?1。伪二级动力学模型显示，高粘度原油因毛细渗透受限偏离标准吸附曲线。

【实际应用】
光学显微镜证实纤维在油相中显著溶胀，成功清除海水表面亚毫米级油膜。五次循环使用后，对重油的吸附保持率仍达86%，显著优于多数商业吸附剂。

该研究突破传统疏水材料的局限，通过分子设计赋予材料智能润湿特性。SPEEK纤维膜将工业聚合物转化为环境修复材料，其80 g g^?1级的吸附性能媲美石墨烯复合材料，而成本仅为后者的1/20。特别是对API 22°以下重质原油的优异吸附能力，填补了现有技术空白。研究为开发兼具高效性、经济性和环境适应性的油污治理方案提供新范式，未来可通过DoS梯度设计进一步优化材料在复杂环境中的表现。