随着全球工业化和人口增长的加速，工业和家庭活动中含油废水的排放量激增，对生态系统和人类健康构成了严重威胁[1,2]。因此，油废水（尤其是油水乳液）的处理已成为一个紧迫的全球性问题，并成为研究的重点[2,3]。传统的处理方法，如吸附[4]、重力分离[5]、离心[6]、化学絮凝[7]和膜分离[2]等已被广泛探索。其中，膜分离因其高油回收率、环境兼容性和低能耗而受到重视，被认为是处理油滴尺寸小于20 μm的稳定乳液的有效方法[2,9]。为了减轻膜污染并提高膜渗透性，研究人员采用了多种改性技术，赋予膜超亲水性和超疏水性[[10], [11], [12]]。然而，这些主要基于尺寸筛选机制的超润湿膜仅限于分离特定尺寸范围内的乳化油滴，并且存在渗透性和选择性之间的固有权衡[[13], [14], [15]]。
为了解决单一润湿性材料在分离复杂油水乳液时的局限性，研究人员从仙人掌刺、荷叶、蜘蛛丝和沙漠甲虫等自然界的润湿现象中获得了灵感，致力于开发具有自发和单向流体传输能力的Janus膜[[16], [17], [18], [19]]。Janus膜的不对称润湿性使其能够从亲水侧向疏水侧实现定向油传输，同时防止逆流，起到油二极管的作用[20]。这里的“油二极管”指的是在毛细管门控机制下表现出单向油传输的Janus多孔膜。具体来说，油滴在克服进入阈值后可以优先从亲水侧渗透到疏水侧，而反向传输则能量上不利，从而抑制了油水分离过程中的逆流和重新混合。当带电的表面活性剂稳定的油滴遇到带相反电荷的界面（如带电的膜表面）时，它们的静电稳定性会减弱，通过静电屏蔽作用开始发生破乳[21]。静电屏蔽是指在带相反电荷的界面附近压缩或中和油滴的双电层，减少油滴间的排斥力并加速油滴的聚结。这种界面聚结促进了油在Janus界面附近的积累，进而实现了由润湿性驱动的向疏水层的油传输。如果亲水层足够薄，积累的油相可以到达Janus膜的疏水层。随后，强烈的疏水-疏水相互作用促进了油通过膜的渗透，而水则被疏水表面有效排斥[16,17]。因此，与传统基于筛选的膜相比，Janus膜在处理复杂乳液时表现出更高的能量效率和分离性能[21]。近年来，基于特殊设计的多孔材料并具有定制润湿性的多种Janus膜已被开发用于油水分离[[22], [23], [24]]。然而，大多数研究主要集中在构建不对称润湿性结构上，对表面电荷调控的关注较少。电中性或与油滴具有相同电荷的膜会阻碍油滴的附着和破乳，最终降低油回收率。相比之下，具有相反表面电荷的膜更有利于高效分离油水乳液[25]。因此，迫切需要一种简化且可控的方法来同时构建Janus膜的不对称润湿性和调控表面电荷。
近年来，采用导电膜作为电极的电增强膜分离系统在处理具有挑战性的分离任务（如油水乳液和含染料废水）方面显示出巨大潜力，通过利用静电相互作用提高了膜的选择性和渗透性[26,27]。通过无电镍镀层表面金属化策略，我们成功赋予有机膜优异的亲水性、导电性和抗污染性能[15,28,29]。最近，我们的团队开发了一种导电Janus膜，通过包含镍镀层和表面剥离的两步过程实现了单向水传输和电增强的油水分离[30]。然而，这种基于剥离的策略可控性有限，对基底的要求严格，限制了其大规模生产的可行性。因此，迫切需要开发一种更可控、普遍适用的制备镀镍Janus膜的方法。等离子体处理作为一种关键的膜改性技术，具有简单性、清洁性、高效率和精确性的优点[31,32]。其“手术刀式”的改性能力使其特别适合控制改性表面的厚度，从而能够高保真地构建Janus膜[33]。因此，将无电镍镀层与等离子体处理相结合，为制备导电Janus膜提供了一种有前景、可控且简便的方法。
在本研究中，通过包含无电镍镀层、十二烷硫醇功能化和聚丙烯膜等离子体处理的三步改性过程，制备了一种具有“油二极管”特性的新型金属导电Janus膜。系统研究了等离子体处理对膜表面形态、润湿性、化学组成和油水分离性能的影响。评估了膜的方向性油传输能力，并探讨了驱动这种传输的机制。此外，还全面评估了导电Janus膜在电增强膜分离系统中处理油水乳液时的油回收率和操作稳定性。
