《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Fabrication of Braid-Reinforced PP Hollow Fiber Membranes via TIPS for Efficient Oil-Water Separation
编辑推荐：
•通过热致相分离（TIPS）制备了编织增强型PP/GE/ZIF-8中空纤维膜。•ZIF-8的添加调控了孔结构并增强了表面疏水性（接触角134°）。•膜在循环使用后实现了>99%的分离效率和>90%的通量恢复率。引言近年来，含油工业废水排放量的不断增加以及频繁的离岸石油泄漏事件
- •
通过热致相分离（TIPS）制备了编织增强型PP/GE/ZIF-8中空纤维膜。
- •
ZIF-8的添加调控了孔结构并增强了表面疏水性（接触角134°）。
- •
膜在循环使用后实现了>99%的分离效率和>90%的通量恢复率。
引言
近年来，含油工业废水排放量的不断增加以及频繁的离岸石油泄漏事件对环境造成了灾难性破坏[1]，使得油水混合物的有效分离成为全球性挑战[2], [3]。膜分离技术因其高效、低能耗和环境友好等特点，在油水分离领域得到了广泛应用[4]。聚丙烯（PP）作为一种代表性热塑性聚合物，表现出优异的疏水性、热稳定性和机械强度[5], [6]。这些特性连同其成本效益，使PP非常适合苛刻的油水分离应用，使其成为该领域最普遍的膜材料之一。热致相分离（TIPS）[7], [8]方法已被广泛用于PP膜的制备。TIPS可通过简便的控温生产具有均匀形貌和可调孔径的微孔聚合物，在处理难处理的结晶聚合物方面表现突出，并适用于大规模制造[9]。然而，通过传统TIPS方法制备的中空纤维膜通常机械强度不足，在操作应力下易断裂。为克服这一局限，本课题组此前提出了一种将编织管增强与TIPS工艺相结合的混合策略来制备增强型中空纤维膜[10], [11]。这种复合方法有效增强了所得膜的机械强度，据报道抗拉强度超过150 MPa[12], [13]。
为进一步改善膜的疏水性和亲油性，石墨烯（GE）[14]已被广泛用于制备具有优异油水分离性能的膜[15]。同时，沸石咪唑酯骨架材料-8（ZIF-8）[16]作为新兴的油水分离膜改性剂，因其高孔隙率、优异的热稳定性和化学稳定性以及疏水性而受到广泛关注[17]。据报道，将ZIF-8整合到膜基质中可显著增强表面疏水性和亲油性，从而改善油水分离效率[18], [19], [20], [21]。在本研究中，通过结合编织管增强与TIPS方法制备了增强型PP中空纤维膜，其抗拉强度稳定超过150 MPa。同时，采用我们此前研究[13]中确定的最佳GE负载量，进一步引入疏水添加剂ZIF-8，研究GE和ZIF-8共掺入对PP膜疏水性、孔结构和渗透通量的影响。此外，系统探讨了ZIF-8对PP结晶行为和相分离过程的调控机制：ZIF-8作为异相成核剂，促进PP成核，细化球晶，并缩小孔径分布。这些结果从机理角度阐明了复合疏水添加剂对膜孔结构和表面润湿性的协同调控作用，为高性能油水分离膜的配方设计提供了依据。
基于上述策略，本研究采用SiO?、GE和ZIF-8作为复合疏水添加剂，利用编织管增强与TIPS方法相结合制备了增强型疏水PP/GE/ZIF-8（ZPP）中空纤维膜用于油水分离。
章节摘要
材料
PP（K8303）购自中国石化燕山石化有限公司。石墨烯（XFDZ08）购自江苏徐科纳纳米材料科技有限公司。ZIF-8（Zn=28-30WT%，100 nm（图S2））购自南京纳成科技有限公司。GE和ZIF-8作为疏水改性剂。大豆油（食品级）购自益海嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司，用作稀释剂。二氧化硅（16 nm，纯度99%）购自北京博宇高科技新材料有限公司，用作
ZIF-8的分析
通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）对ZIF-8的化学结构进行了表征。图2a展示了ZIF-8的FTIR光谱。1427 cm-1处的吸收峰对应于C-N键的对称伸缩振动。1310 cm-1处的峰归因于咪唑环的伸缩振动。1145 cm-1和995 cm-1处的吸收峰对应于C-N键的反对称伸缩振动。758 cm-1处的特征峰与
结论
本研究通过热致相分离（TIPS）制备了以SiO?、GE和ZIF-8改性的编织增强型聚丙烯（PP）中空纤维膜用于油水分离。ZIF-8的掺入调控了PP的相分离行为，形成了更致密的截面球晶结构和更窄的孔径分布，共同增强了表面疏水性。因此，ZPP0.2膜表现出134°的接触角和654.4的油润湿时间
CRediT作者贡献声明
贾大为：写作 – 审阅与编辑，项目管理，资金获取，形式分析，数据整理。吕鸿叶：验证，项目管理，形式分析，数据整理。林伟佳：写作 – 审阅与编辑，项目管理，形式分析，数据整理。刘振宇：写作 – 初稿撰写，可视化，验证，软件，方法学，调查，概念化。魏利英：写作 – 审阅与编辑，项目管理，方法学。薛
利益冲突声明
作者声明不存在已知的可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本工作得到了上海市扬帆计划（24YF2715600）、国家自然科学基金（52403137）和中国科协青年托举人才工程（YESS20230306）的资助。
刘振宇|林伟佳|吕鸿叶|薛浩龙|魏利英|萧昌发|贾大为
