重力驱动过滤

摘要\n为此，我们制备了具有抗菌、亲水性和水下超疏油性能的多功能聚二甲基硅氧烷( PDMS )泡沫，用于油水混合物的分离和同时进行水消毒。采用高内相乳液模板法制备的PDMS泡沫具有多孔结构，在多巴胺和硝酸银溶液中连续浸渍过程，进一步用聚多巴胺( PDA )层和原位生长的银纳米粒子( Ag NPs )功能化。我们证明所开发的泡沫作为3D过滤器成功地用于重力驱动的油水混合物的分离和随后的过滤水的消毒。油水混合物的流速与泡沫上原位生长的Ag NPs密度呈强相关关系，而与排油效率相反，在所有研究情况下均在99.99 %以上。事实上，从1937.7开始，随着原位形成的Ag NPs密度的增加，流速值也随之增加

油水分离技术在这些年来一直在不断进步。近来，重力辅助过滤得到了相当多的关注，尽管大部分研究集中在重力作用下容易分离的油水合成混合物。对于机械稳定和化学稳定的乳状液，除静态重力头外，不需要外加外部压力就可以分离是一个挑战。要实现这一目标，过滤介质应具有高孔隙率，以获得高通量，但要控制孔径，以获得高选择性。而且，为了分解乳液，过滤介质表面应赋予超润湿特性。本文综合评述了不同的多孔过滤介质(金属网、有机膜、无机膜、滤纸和三维材料)及其相应的改性技术和/或功能化策略，以改善其性能，实现高效重力驱动过滤应用。

为此，我们制备了具有抗菌、亲水性和水下超疏油性能的多功能聚二甲基硅氧烷( PDMS )泡沫，用于油水混合物的分离和同时的水消毒。采用高内相乳液模板法制备的PDMS泡沫呈现多孔互联结构，在多巴胺和硝酸银溶液中连续浸渍过程后，进一步用聚多巴胺( PDA )层和原位生长的银纳米颗粒( Ag NPs )进行功能化。我们演示了所研制的泡沫作为三维过滤器成功地用于油水混合物的重力驱动分离以及过滤后的水的后续消毒。油水混合物的流量与泡沫上原位生长的Ag NPs密度有很强的相关性，而与排油效率相反，在所有研究的情况下都在99.99 %以上。事实上，对于不含Ag NPs的泡沫，其流速值从1937.7   ±   580.4 L m - 2 h - 1开始随原位生成的Ag NPs密度的增加而增加；对于纳米颗粒含量最高的泡沫，其流速值达到4043.0   ±   710.7 L m - 2 h - 1。以后者为例，我们证明泡沫在不改变其排油效率的情况下，可用于几个过滤周期。泡沫除具有高效的油水分离性能外，还具有抗菌性能，能够对渗透液进行消毒。简单的制备方法，有效的重力驱动过滤，稳健的性质和抗菌能力使本工程多功能泡沫有望高效过滤过程。