基于双重超疏液动态纤维膜的亚稳界面构建及其强化油水分离性能研究

Understanding the dual superlyophobic properties of metastable interface is very important and meaningful for application in the field of oil/water separation. However, it is still a challenging and intriguing mission to control the dual superlyophobic properties via controlling the metastable interface characteristics at micro-nano scales. In order to avoid the surface contamination and improve the oil/water selectivity, the aim of this item is exploring the metastable interface evolution of dynamic oil/water separation membrane and controlling the dual superlyophobic properties based on the integration of controlled fabrication of separation membrane, oriented design of metastable interface and selectively oil/water separation. The corresponding metastable interface characteristics, dual superlyophobic properties and oil/water separation process control will be established via microstructure design and surface functionalization on the interface between substrates and dynamic membrane. To obtain the optimum experimental parameters and oil/water separation conditions, the influence mechanisms of the metastable interface and dual superlyophobic properties will be investigated by analyzing the behavior of infiltration phase transformation, metastable equilibrium thermodynamics and interfacial reaction kinetics. This item shows that the valuable investigations offer a theoretical gist for design of metastable interfaces with controlled dual superlyophobic properties, improved membrane life cycle and enhanced oil/water separation that can be extended the application of metastable interface material in the field of chemical separation.

理解油水亚稳界面的双重浸润行为，对其在油水分离领域的应用具有重要的理论指导价值。然而，在微纳尺度下对亚稳界面特性和双重超疏液性能的认识尚不清楚。本项目旨在探索动态油水分离膜亚稳界面的演变规律和双重超疏液的调控机制，围绕动态油水分离膜的可控制备、亚稳界面的定向设计和选择性油水分离等几个重要过程展开研究，以解决油水分离过程中存在的膜污染和界面选择性等问题。从基膜/次生膜界面的浸润问题入手，通过仿生微结构设计和表面性能优化，探索亚稳界面特性、双重超疏液性质和油水分离过程的关联规律及其调控机制。将动态油水分离膜的浸润相变、亚稳平衡热力学和界面反应动力学有机结合，研究影响亚稳界面和双重超疏液性能的物理和化学机制，获得构建亚稳界面的最佳参数及其选择油水分离工艺。本项目的研究扩宽了亚稳界面材料在化工分离领域的应用，为优化亚稳界面在成形过程中的双重浸润行为、延长膜寿命和强化油水分离提供了理论和试验依据。

理解油水亚稳界面的双重浸润行为，对其在油水分离领域的应用具有重要的理论指导价值。然而，在微纳尺度下对界面润湿性能的认识尚不清楚。本项目旨在探索动态油水分离膜的界面润湿性能的演变规律与调控机制，围绕动态油水分离膜的可控制备、超浸润界面的定向设计和选择性油水分离等几个重要过程展开研究，以解决油水分离过程中存在的膜污染和界面选择性等问题。项目执行期间，开展的主要研究内容包括：1. 构筑超疏水纤维膜材料及其强化油水分离; 2. 构筑超亲水纤维膜材料及其强化油水分离; 3. 高疏水动态层油水分离材料的可控制备及其强化油水分离性能研究；4. 特殊润湿界面的构建及其强化油水分离性能研究。 在项目执行过程中，发表SCI 收录论文14篇，申请6项发明专利，授权专利5项，培养研究生4名。本项目的研究扩宽了超浸润材料在化工分离领域的应用，为优化膜材料的浸润行为、延长膜寿命和强化油水分离提供了理论和试验依据。