全无机改性构建超亲水不锈钢网膜用于高稳定油水分离的研究

本研究创新性地采用全无机改性策略，通过铝二氢磷酸盐(ADP)粘结剂固化形成磷酸盐大分子网络，协同纳米羟基磷灰石(HAP)和硅藻土(DIA)构建微纳复合粗糙结构，成功制备出具有超亲水/水下超疏油特性(HAP/DIA/SSM)的不锈钢网膜。该材料在模拟高盐、强酸碱环境中展现99.7%的分离效率和5.4×104L·m-2·h-1的高通量，为解决有机改性膜材料在苛刻环境下寿命短、效率低的问题提供了绿色解决方案。

　　

Highlight

这项研究通过全无机改性策略，巧妙利用铝二氢磷酸盐(ADP)粘结剂固化过程中的羟基特性——既引发分子内/间脱水缩合，又与纳米级羟基磷灰石(HAP)和微米级硅藻土(DIA)形成氢键，同时与不锈钢网膜(SSM)基底金属离子配位。这种多级键合作用成功构建了具有超亲水/水下超疏油特性的改性网膜(HAP/DIA/SSM)，其核心创新在于形成了稳定的磷酸盐大分子网络和微纳苔藓状阶梯粗糙结构。

Materials

实验材料包括400目不锈钢网膜(SSM)、羟基磷灰石(HAP)、硅藻土(DIA)、磷酸(H₃PO₄)、氢氧化铝(Al(OH)₃)等。所有化学试剂均为分析纯，购自国内知名试剂公司。

Morphology and composition analysis of HAP/DIA/SSM

通过刷涂技术与高温固化法制备的HAP/DIA/SSM，其形成机制如图1所示。高温固化过程中，ADP不仅发生分子内/间脱水缩合，还与HAP/DIA的羟基(-OH)发生分子间脱水缩合，同时在SSM表面形成金属配位键。这种"三重键合"机制构建了稳定的磷酸盐大分子网络，而HAP纳米颗粒与DIA微米颗粒的协同作用则形成了独特的微纳分级结构。

Conclusions

本研究证实，全无机改性策略通过ADP粘结剂的多级键合作用，成功制备出具有环境稳定性的HAP/DIA/SSM分离膜。该材料在模拟化学/物理条件下长期保持99.7%的分离效率和163.2°的水下油接触角(UOCA)，其优异性能源于稳定的磷酸盐大分子网络结构。这项工作为开发适用于苛刻环境的油水分离材料提供了新思路。