东北林业大学韩广萍等人：电纺多级结构PAN米纤维膜用于废水回收

静电纺丝制备的纳米纤维膜具有孔隙率高、易于使用和改性、表面附着力好、结构可控等优点，在含油废水分离方面具有潜在的应用前景。鉴于此，东北林业大学韩广萍教授等人在期刊《Journal of Cleaner Production》上发表了题目为“Electrospun hierarchically channeled polyacrylonitrile nanofibrous membrane for wastewater recovery”的文章。

创新点

本研究通过在静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜中对牺牲聚乙烯吡咯烷酮(PVP)核层进行水蚀刻，研制了一种具有分级多孔通道结构的含油污水净化器。多孔通道结构增加了纤维之间的空隙，产生了新的渗透路径，导致水通量从2275 L/(m2?h)显著增加到6700 L/(m2?h)。分层结构有利于乳化液破乳，各种油水乳状液分离效率高(>97%)。

制备与表征

本研究设计了具有核-壳结构的纳米纤维膜。首先将3.08g PAN完全溶解于20 mL DMF中，制备14% wt% PAN/DMF溶液。然后通过在PAN/DMF中溶解不同量的PVP得到壳层溶液。核层溶液固定为20% wt% PVP/DMF溶液。使用同轴喷嘴(图1b和c)，制备出直径均匀、形状完整的核壳结构纳米纤维膜。以聚丙烯腈为壳层，PVP是牺牲的核心结构。PVP是一种理想的牺牲材料，可以使纳米纤维具有多孔沟槽结构。此外，部分PVP还与壳溶液混合作为成孔剂，在通道壁上产生纳米孔，保证水的连续流动。

此外，在重力的驱动下，PV2的纯水通量达到6700 L/(m2?h)。同时，PV2对各种油水乳状液的分离效率均在97%以上。这种分层通道聚丙烯腈膜为采用绿色制造方法设计和实现下一代污水净化器提供了一种新的策略。

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中空结构纳米纤维在过滤、能源、催化领域具有广泛的应用前景，制备方法有多种。其中，同轴静电纺丝是制备中空结构纳米纤维常用方法之一，通过溶解或者加热的方式除去核层即可得到中空纤维。

在同轴静电纺丝制备中空结构纳米纤维中，一款好的同轴喷头是实验成功的关键。该喷头要同轴度高、耐溶剂性好、针头位置可调、可拆卸、易于清洗、防止堵塞。永康乐业的同轴喷头可以满足以上需求，是真正具有精密结构，保证同轴效果的一款喷头。

另外，北京永康乐业可实现同轴纺丝的静电纺丝型号有6个，其中，性价比较高的主力机型是ET-2535X，80%客户的首选。

北京永康乐业 ET-2535X

延伸阅读

为了帮助大家更好的了解中空结构纳米纤维方面的研究进展，笔者汇总了5篇相关的文献。感兴趣的同学可以延伸阅读一下~

1. Huan Yu, et al., Confining Sn nanoparticles in interconnected N-doped hollow carbon spheres as hierarchical zincophilic fibers for dendrite-free Zn metal anodes, 2022, Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.abm5766
2. Chong Chen, et al., Interlayer-Expanded Titanate Hierarchical Hollow Spheres Embedded in Carbon Nanofibers for Enhanced Na Storage, 2022, Small, DOI: 10.1002/smll.202270081
3. Yang Zhou, et al., Edge-enriched Ni-N4 atomic sites embedded enoki-mushroom-like carbon nanotubes assembling hollow fibers for CO2 conversion and flexible Zn-air battery, 2022, Energy Storage Materials, DOI: 10.1016/j.ensm.2022.02.021
4. Xuan Sun, et al., Self-assembly Construction of Hollow Ti3C2Tx Submicro-Tubes Towards Efficient Alkali Metal Ion Storage, 2022, Chemical Engineering Journal, DOI: 10.1016/j.cej.2022.134506
5. Jianhua Zhu, et al., Highly Flexible, Freestanding Supercapacitor Electrodes Based on Hollow Hierarchical Porous Carbon Nanofibers Bridged by Carbon Nanotubes, 2022, Chemical Engineering Journal, DOI: 10.1016/j.cej.2022.134662