Fabrication of Epitaxially Grown Mg2Al-LDH-Modified Nanofiber Membranes for Efficient and Sustainable Separation of Water-in-Oil Emulsion

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作者
Wenjun He,Tong Lin,Ziheng Song,Yao Cheng,Ruoxuan Zheng,Wei Chen,Haralampos N. Miras,Yu‐Fei Song
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (3): 4755-4763 被引量:20
标识
DOI:10.1021/acsami.2c19015
摘要

Efficient separation of water-in-oil emulsion is of great importance but remains highly challenging since such emulsion contains stable tiny droplets with a diameter less than 20 μm. Herein, we reported the fabrication of a modular fibrous functional membrane using an "in situ growth and covalent functionalization" strategy. The as-prepared PAN@LDH@OTS (PAN = polyacrylonitrile; LDH = layered double hydroxides; and OTS = octadecyltrichlorosilane) membrane possessed an interlaced rough nanostructured surface with intriguing superhydrophobic/superlipophilic properties. When applied for the separation of surfactant-stabilized water-in-oil emulsion (SSE), the PAN@LDH@OTS membrane exhibited an ultrahigh permeation flux of up to 4.63 × 104 L m-2 h-1 with an outstanding separation efficiency of >99.92%, outperforming most of the state-of-the-art membranes. In addition, the membrane can maintain a stable permeation flux and superhydrophobic/superlipophilic properties after 20 times of use. Detailed characterization demonstrated that the demulsification of the SSE process was as follows: first, the droplets can be easily adsorbed to the PAN@LDH@OTS membrane due to the improved intermolecular interactions between OTS and the surfactants (Span 80); second, the droplets can be deformed by the electropositive LDH laminate; and third, the deformed tiny emulsion droplets coalesced into large droplets and floated up, and as a result, efficient separation of SSE can be achieved.
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