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摘 要：油水分离网膜利用油和水在不同润湿性网膜铺展、渗透程度的不同进行油水分离，是进行污水处理的重要方法之一。本文综述了近年来亲油疏水网膜、亲水疏油网膜及刺激响应润湿性转换网膜的技术发展脉络及各自优缺点。
关键词：亲水疏油；亲油疏水；油水分离网
基于润湿性的油水分离网膜利用其对油和水润湿性的不同，使得油水混合物与油水分离网膜接触时，易于润湿分离网膜的一相在网膜铺展并渗透，而不能润湿分离网膜的另一相则被截留在网膜上，从而实现油和水的分离。
基于润湿性的油水分离网膜最早出现在上世纪70年代，主要采用本身具有亲油疏水性或亲水疏油性的纤维材料制到，其对油和水润湿性的差异不大，因而分离效率不高。直到2000年，随着人们对固体表面润湿性的深入研究，发现可以通过改变固体表面化学组成和/或在固体表面上构筑特殊的表面几何构型使得固体表面具有超亲水超疏油性或超亲油超疏水性，基于这种特殊润湿性的分离网膜大大提高了油水分离效率。
根据油水分离网膜润湿性的差异，可将其分为亲油疏水网膜、亲水疏油网膜及刺激响应润湿性转换网膜三大类。下面阐述三类油水分离网膜的发展脉络及优缺点。
1 亲油疏水油水分离网膜
亲油疏水油水分离网膜是三类油水分离网膜中发展最快的，当油水混合物接触亲油疏水网膜时，油滴迅速在网膜表面铺展并渗透，水因不能润湿网膜表面，而截留在网膜上无法渗透下去，该种方法常用于油多水少的场合，以从油中除去水。
2000年之前涉及的亲油疏水油水分离网膜主要采用本身具有亲油疏水特性的纤维制备，或者通过在纤维网上涂覆具有亲油疏水特性的涂层。例如，表面修饰有硅烷的二氧化硅或含氟聚合物。所得到的油水分离网膜由于对水和油润湿性的差异较小，分离效率较低。直到2003年，中国科学院化学研究所通过化学沉积法将纳米级低表面能粉末（含氟聚合物）及二氧化钛纳米催化剂固定于网上得超亲油超疏水油水网膜，由于油和水在该网膜表面的润湿性差异较大，大大提高了油水分离效率，而且其表面含有的二氧化钛纳米催化剂可对光油污进行催化分解，进而再生油水分离网膜。随后，人们开始通过各种方法构筑具有特殊润湿性的油水分离网膜。
固体表面的润湿性由固体表面化学组成和表面几何构型决定，在构筑具有特殊润湿性的油水分离网膜时，也一般从这两个方面进行改进。化学组成方面，一般通过采用具有特殊性质的物质作为涂层材料制备油水分离网膜。例如，中国科学院化学研究所的和济南大学分别采用将环氧基封端的低聚硅氧烷与双酚A共聚得到的聚硅氧烷双酚A共聚物、以含不饱和键型苯并噁嗪与双端氢聚硅氧烷为单体反应得到的含氟硅苯并噁嗪共聚物作为涂层材料。表面几何构型方面，一般通过在基底表面构筑具有一定粗糙度的表面以改变其润湿性。例如，华南理工大学和南昌航空大学的分别采用纳米二氧化硅溶胶以及含氯金酸和氯铂酸的贵金属盐溶液在基底上生长无机层，以构筑特殊的表面几何构型得到超亲油超疏水网膜。另外，还可通过同时改变化学组成和表面几何构型以制备具有特殊润湿性的油水分离网膜，先采用化学沉积法、刻蚀法等在基底表面构筑具有一定粗糙度的表面几何构型，再在其表面修饰低表面能物质，得到超亲油超疏水网膜。
2 亲水疏油油水分离网膜
虽然亲油疏水网膜取得了一系列研究进展，但由于网膜潜在的亲油性，油滴很容易大量不可逆地吸附在网膜表面上，网膜污染严重，通量衰减快，清洗过程中乳化油易在网膜表面聚结铺展，造成膜长期重复使用性差以及二次污染。而采用相反的思路，制备亲水疏油网膜，当油水混合物接触亲水疏油网膜时，水滴迅速在网膜表面铺展并渗透，油因不能润湿网膜表面，而截留在膜网上无法渗透下去，该种方法常用于水多油少的场合，以从油中除去水。该类油水分离网膜可有效地防止油滴的黏附，油始终无法污染网膜表面，具有抗污染、能耗低、寿命长、效率高等优点。[1]
虽然早在1970年就出现了亲水疏油的油水分离网膜，但其一直发展比较缓慢。而且，超亲水超疏油网膜也比超亲油超疏水网膜晚了将近十年，这主要是由于有机液体的表面能比较低，很难找到比有机液体表面能更低的物质，而且疏油表面对粗糙度要求更高，相对疏水表面疏油表面更难以实现。
早期亲水疏油网膜也主要利用本身具有亲水疏油特性的纤维素纤维或经过接枝改性的高分子等制备，或者通过在网膜上涂覆亲水疏油涂层制备，由于其对油和水润湿性的差异较小，分离效率较低。直到2011年中国科学院化学研究所提出将聚合物单体、交联剂、增稠剂和引发剂溶于水中得到混合溶液，网浸渍所述溶液后，紫外光引发聚合包覆水凝胶，得到超亲水水下超疏油网膜。此后，采用不同方法制备的超亲水超疏油网膜成了该领域的研究热点，主要涉及化学沉积、长无机层、静电纺丝、刻蚀、涂层、有机/无机杂化表面法等。
3 刺激响应润湿性转换油水分离网膜
随着具有特殊润湿性的油水分离网膜的研究进展，人们开始关注刺激响应润湿性转换油水分离网膜。这类网膜可以通过不同因素刺激以改变润湿性，进而满足不同的使用环境或者实现油水分离网膜的再生。
2012年，北京航空航天大学首次提出刺激响应润湿性转换油水分离网膜，其由具有微米结构的孔状结构织物网基底材料和与其表面垂直的纳米棒阵列结构材料层构成，经暗态存储后可获得超疏水性，经紫外光照时可获得超亲水性，为推动光控制油类与水分离开发与应用提供了理论指导和技术支持。随后，华南理工大学、清华大学、北京航空航天大学、吉林大学相继开发了湿度响应超亲水超疏油油水分离网膜、铅离子响应性的超亲水疏油油水分离网膜、随温度变化改变亲水或亲油特性的膜材料、随涂层表面为氢终止或氧终止不同体现润湿性的网膜。
本文阐述了亲油疏水网膜、亲水疏油网膜及刺激响应润湿性转换网膜三类油水分离网膜的发展脉络及优缺点。可以看出具有特殊润湿性的油水分离网膜，由于分离效率较高成为近几年的研究热点。另外，具有刺激相应性润湿性转换的油水分离网膜，由于满足不同的使用环境或者实现油水分离网膜的再生，也成为近几年的研究热点。
参考文献：
[1]袁滕，等.基于超亲水超疏油原理的网膜及其在油水分离网膜中的应用[J].化工学报，2014，65（6），6.
作者簡介：杨颖（1987），女，云南玉溪人，专利审查员，研究方向：化工分离领域。
关键词：亲水疏油；亲油疏水；油水分离网
基于润湿性的油水分离网膜利用其对油和水润湿性的不同，使得油水混合物与油水分离网膜接触时，易于润湿分离网膜的一相在网膜铺展并渗透，而不能润湿分离网膜的另一相则被截留在网膜上，从而实现油和水的分离。
基于润湿性的油水分离网膜最早出现在上世纪70年代，主要采用本身具有亲油疏水性或亲水疏油性的纤维材料制到，其对油和水润湿性的差异不大，因而分离效率不高。直到2000年，随着人们对固体表面润湿性的深入研究，发现可以通过改变固体表面化学组成和/或在固体表面上构筑特殊的表面几何构型使得固体表面具有超亲水超疏油性或超亲油超疏水性，基于这种特殊润湿性的分离网膜大大提高了油水分离效率。
根据油水分离网膜润湿性的差异，可将其分为亲油疏水网膜、亲水疏油网膜及刺激响应润湿性转换网膜三大类。下面阐述三类油水分离网膜的发展脉络及优缺点。
1 亲油疏水油水分离网膜
亲油疏水油水分离网膜是三类油水分离网膜中发展最快的，当油水混合物接触亲油疏水网膜时，油滴迅速在网膜表面铺展并渗透，水因不能润湿网膜表面，而截留在网膜上无法渗透下去，该种方法常用于油多水少的场合，以从油中除去水。
2000年之前涉及的亲油疏水油水分离网膜主要采用本身具有亲油疏水特性的纤维制备，或者通过在纤维网上涂覆具有亲油疏水特性的涂层。例如，表面修饰有硅烷的二氧化硅或含氟聚合物。所得到的油水分离网膜由于对水和油润湿性的差异较小，分离效率较低。直到2003年，中国科学院化学研究所通过化学沉积法将纳米级低表面能粉末（含氟聚合物）及二氧化钛纳米催化剂固定于网上得超亲油超疏水油水网膜，由于油和水在该网膜表面的润湿性差异较大，大大提高了油水分离效率，而且其表面含有的二氧化钛纳米催化剂可对光油污进行催化分解，进而再生油水分离网膜。随后，人们开始通过各种方法构筑具有特殊润湿性的油水分离网膜。
固体表面的润湿性由固体表面化学组成和表面几何构型决定，在构筑具有特殊润湿性的油水分离网膜时，也一般从这两个方面进行改进。化学组成方面，一般通过采用具有特殊性质的物质作为涂层材料制备油水分离网膜。例如，中国科学院化学研究所的和济南大学分别采用将环氧基封端的低聚硅氧烷与双酚A共聚得到的聚硅氧烷双酚A共聚物、以含不饱和键型苯并噁嗪与双端氢聚硅氧烷为单体反应得到的含氟硅苯并噁嗪共聚物作为涂层材料。表面几何构型方面，一般通过在基底表面构筑具有一定粗糙度的表面以改变其润湿性。例如，华南理工大学和南昌航空大学的分别采用纳米二氧化硅溶胶以及含氯金酸和氯铂酸的贵金属盐溶液在基底上生长无机层，以构筑特殊的表面几何构型得到超亲油超疏水网膜。另外，还可通过同时改变化学组成和表面几何构型以制备具有特殊润湿性的油水分离网膜，先采用化学沉积法、刻蚀法等在基底表面构筑具有一定粗糙度的表面几何构型，再在其表面修饰低表面能物质，得到超亲油超疏水网膜。
2 亲水疏油油水分离网膜
虽然亲油疏水网膜取得了一系列研究进展，但由于网膜潜在的亲油性，油滴很容易大量不可逆地吸附在网膜表面上，网膜污染严重，通量衰减快，清洗过程中乳化油易在网膜表面聚结铺展，造成膜长期重复使用性差以及二次污染。而采用相反的思路，制备亲水疏油网膜，当油水混合物接触亲水疏油网膜时，水滴迅速在网膜表面铺展并渗透，油因不能润湿网膜表面，而截留在膜网上无法渗透下去，该种方法常用于水多油少的场合，以从油中除去水。该类油水分离网膜可有效地防止油滴的黏附，油始终无法污染网膜表面，具有抗污染、能耗低、寿命长、效率高等优点。[1]
虽然早在1970年就出现了亲水疏油的油水分离网膜，但其一直发展比较缓慢。而且，超亲水超疏油网膜也比超亲油超疏水网膜晚了将近十年，这主要是由于有机液体的表面能比较低，很难找到比有机液体表面能更低的物质，而且疏油表面对粗糙度要求更高，相对疏水表面疏油表面更难以实现。
早期亲水疏油网膜也主要利用本身具有亲水疏油特性的纤维素纤维或经过接枝改性的高分子等制备，或者通过在网膜上涂覆亲水疏油涂层制备，由于其对油和水润湿性的差异较小，分离效率较低。直到2011年中国科学院化学研究所提出将聚合物单体、交联剂、增稠剂和引发剂溶于水中得到混合溶液，网浸渍所述溶液后，紫外光引发聚合包覆水凝胶，得到超亲水水下超疏油网膜。此后，采用不同方法制备的超亲水超疏油网膜成了该领域的研究热点，主要涉及化学沉积、长无机层、静电纺丝、刻蚀、涂层、有机/无机杂化表面法等。
3 刺激响应润湿性转换油水分离网膜
随着具有特殊润湿性的油水分离网膜的研究进展，人们开始关注刺激响应润湿性转换油水分离网膜。这类网膜可以通过不同因素刺激以改变润湿性，进而满足不同的使用环境或者实现油水分离网膜的再生。
2012年，北京航空航天大学首次提出刺激响应润湿性转换油水分离网膜，其由具有微米结构的孔状结构织物网基底材料和与其表面垂直的纳米棒阵列结构材料层构成，经暗态存储后可获得超疏水性，经紫外光照时可获得超亲水性，为推动光控制油类与水分离开发与应用提供了理论指导和技术支持。随后，华南理工大学、清华大学、北京航空航天大学、吉林大学相继开发了湿度响应超亲水超疏油油水分离网膜、铅离子响应性的超亲水疏油油水分离网膜、随温度变化改变亲水或亲油特性的膜材料、随涂层表面为氢终止或氧终止不同体现润湿性的网膜。
本文阐述了亲油疏水网膜、亲水疏油网膜及刺激响应润湿性转换网膜三类油水分离网膜的发展脉络及优缺点。可以看出具有特殊润湿性的油水分离网膜，由于分离效率较高成为近几年的研究热点。另外，具有刺激相应性润湿性转换的油水分离网膜，由于满足不同的使用环境或者实现油水分离网膜的再生，也成为近几年的研究热点。
参考文献：
[1]袁滕，等.基于超亲水超疏油原理的网膜及其在油水分离网膜中的应用[J].化工学报，2014，65（6），6.
作者簡介：杨颖（1987），女，云南玉溪人，专利审查员，研究方向：化工分离领域。