相转化同步原位锚定ZIF-90构建超润湿膜：实现高性能乳液分离与重金属吸附的创新策略

本研究通过相转化过程同步原位生长并固定ZIF-90颗粒于聚丙烯腈（PAN）膜表面，成功构建具有可切换超润湿性（super-amphiphilicity/super-amphiphobicity）的ZIF-90@P-PAN膜。该膜对多种油包水（W/O）与水包油（O/W）乳液展现>99%分离效率及高通量性能，同时具备>80%的重金属离子（如Zn2+、Cd2+等）吸附能力，为工业含油废水处理与资源回收提供突破性解决方案。

　　

Highlight

超润湿膜通过相转化过程中ZIF-90的原位生长与固定实现可切换润湿性，对多种乳液展现>99%分离效率与高通量，同时具备重金属吸附功能。

Materials

实验采用2-羟基丁基甲基丙烯酸酯（HBMA）、咪唑-2-甲醛（ICA）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）等试剂，聚丙烯腈（PAN, M_w=150000）购自Sigma-Aldrich，锌硝酸盐等由阿拉丁试剂提供。

Results and discussion

傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）与X射线衍射（XRD）证实亲水聚合物PHBMA成功引入PAN基底，且ZIF-90颗粒在膜表面生长并固定。纯PAN膜在2250 cm^?1处显示氰基三键振动峰，1690 cm^?1处为C=C伸缩振动峰，而ZIF-90@P-PAN膜在1730 cm^?1处出现新特征峰（对应C=O伸缩振动），表明PHBMA成功聚合。XPS显示Zn 2p峰证实ZIF-90存在，XRD图谱与模拟ZIF-90谱图高度匹配，进一步验证晶体结构。随着ZIF-90生长时间增加，膜表面先因晶体形成变粗糙，后因颗粒堆积逐渐致密。该膜在空气中显示超双亲性（接触角CA=0°），液体中呈现超双疏性（CA>160°），对多种乳液具备高渗透通量与>99%分离效率。ZIF-90生长时间对膜形态、润湿性及油水分离性能具有系统性影响。此外，膜对四种重金属离子展现>80%去除率且具备良好循环吸附性能。

Conclusions

通过相转化过程同步生长并原位固定ZIF-90颗粒，成功制备超润湿ZIF-90@P-PAN膜。亲水聚合物PHBMA与ZIF-90颗粒协同提升表面粗糙度与亲水性，使膜在空气中呈超双亲性、液体中呈超双疏性。这种超润湿性赋予膜高效乳液分离与重金属吸附能力，为含油废水资源化处理提供新思路。