多巴胺辅助Sr-MOF@Hap原位生长策略实现超快油水分离及原油纯化

本研究针对膜分离技术中渗透性与选择性难以兼得的瓶颈问题，开发了基于聚多巴胺(PDA)修饰的锶金属有机框架(Sr-MOF)与羟基磷灰石(Hap)复合膜材料。通过PDA介导的Sr-MOF@Hap原位生长技术，构建了具有超亲水/水下超疏油特性的酸碱稳定膜，实现正己烷乳液99.2%分离效率及6700 L/(m2·h)高通量，为含重金属油污治理提供新方案。

　　

随着工业废水排放量激增，含油废水处理成为全球性难题。传统分离技术如重力沉降、离心分离等存在效率低、成本高、易产生二次污染等缺陷，尤其对表面活性剂稳定的微米级油滴乳液束手无策。膜分离技术虽具优势，但常规材料面临渗透性与选择性此消彼长的矛盾——油相滞留导致膜孔堵塞，而酸碱环境更会破坏材料稳定性。如何开发兼具高分离效率、化学稳定性及环境友好特性的新型膜材料，成为学界攻坚方向。

西南石油大学研究团队创新性地将生物矿化材料羟基磷灰石(Hap)与金属有机框架(Sr-MOF)复合，利用聚多巴胺(PDA)的强黏附特性与丰富官能团，构建了PDA@Sr-MOF@Hap三元复合膜。该研究通过X射线衍射(XRD)和红外光谱(FTIR)验证材料结构，采用接触角测试表征表面润湿性，并建立定制化过滤装置评估分离性能。特别考察了材料对表面活性剂稳定乳液及含金属离子废水的处理效果。

材料特性表征
通过FTIR检测到3500-3600 cm^-1处羟基特征峰，1033 cm^-1处磷氧键振动峰，证实Hap与Sr-MOF的成功复合。XRD显示材料保持Hap的层状结构，为MOF生长提供锚定位点。

分离性能验证
复合膜对正己烷乳液展现99.2%分离效率，通量达6700 L/(m²·h)。其超亲水表面形成水合层，水下油接触角>150°，实现Cassie-Baxter状态下的超疏油特性。酸/碱浸泡实验表明材料在pH 2-12范围内性能稳定。

多功能拓展应用
除油水分离外，材料对Cu²⁺、Pb²⁺等重金属离子表现出吸附能力，这源于Hap的磷酸根基团与金属离子的配位作用，以及Sr-MOF中氧羧基的螯合效应。

该研究突破性地将生物相容性材料Hap与高稳定性Sr-MOF结合，通过PDA的"分子胶水"作用解决异质材料界面结合难题。所获复合膜不仅刷新油水分离效率纪录，更开创性地实现重金属同步去除，为复杂成分工业废水处理提供一体化解决方案。论文发表于《Desalination》期刊，其设计的双通道传输机制（Hap孔道与MOF-Hap界面间隙）为下一代智能膜材料开发奠定理论基础。研究获得四川省油气田应用化学重点实验室开放课题及油气藏地质国家重点实验室开放基金支持。