摘 要： 為探究納米纖維膜的制備工藝及其在液體分離方面的應(yīng)用，選用醋酸纖維素（CA）和絲素蛋白（SF）為原料，通過(guò)雙組分靜電紡絲法將CA和SF按照對(duì)噴的方式紡制成復(fù)合納米纖維膜，同時(shí)改變混合溶劑中乙醇和水的比例，并對(duì)復(fù)合納米纖維膜進(jìn)行不同溫度和時(shí)間的處理，以此調(diào)控復(fù)合納米纖維膜的形貌特征，優(yōu)化孔隙率，最后對(duì)復(fù)合納米纖維膜進(jìn)行液體分離評(píng)估。結(jié)果表明：優(yōu)化乙醇和水的相對(duì)比例，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)孔隙率、潤(rùn)濕性等相關(guān)參數(shù)的調(diào)節(jié)，所制備的復(fù)合納米纖維膜可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種油/水混合物和油/油混合物的分離，且纖維膜還具有良好的選擇透過(guò)性。以上表明所制備的CA/SF多孔纖維膜有望在液體分離領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 醋酸纖維素；絲素蛋白；液體分離；靜電紡絲；復(fù)合材料；環(huán)境友好

中圖分類(lèi)號(hào)： TB332""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A""" 文章編號(hào)： 1009-265X（2025）01-0102-08

含油廢水排放對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和公眾健康會(huì)造成嚴(yán)重負(fù)面影響。排放的油不僅污染水體，對(duì)動(dòng)植物構(gòu)成健康威脅，油的泄露還會(huì)浪費(fèi)能源和寶貴的工業(yè)資源^［1-3］。采用膜過(guò)濾的方法進(jìn)行油/水分離，具有操作簡(jiǎn)單、低成本和無(wú)二次污染等優(yōu)勢(shì)，引起了研究者的廣泛關(guān)注^［4］。研究者們?cè)谀し蛛x材料領(lǐng)域做出了諸多探索^［5］，其中醋酸纖維素（CA）和絲素蛋白（SF）是天然生物聚合物，非常適合作為制備過(guò)濾膜的原材料。醋酸纖維素的來(lái)源包括木材、植物和細(xì)菌^［6］等。由于親水性良好、具有優(yōu)異的機(jī)械柔性和結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定性，纖維素纖維可被制備成一維纖維^［7］、二維薄膜及三維凝膠等，并被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域^［8］。其中，納米纖維素纖維被制成二維材料時(shí)，具有高機(jī)械強(qiáng)度、環(huán)境友好和柔韌性^［9］等特點(diǎn)。而絲素蛋白作為一種環(huán)境友好的天然纖維，長(zhǎng)久以來(lái)在紡織工業(yè)中被廣泛應(yīng)用^［10］。

靜電紡絲是一種在高壓靜電下用聚合物溶液進(jìn)行紡絲的技術(shù)^［11］，在過(guò)去的幾十年里，靜電紡絲因其能夠簡(jiǎn)單、便捷地制造納米纖維得到了快速的發(fā)展^［12］。通過(guò)該方法所生產(chǎn)的納米纖維具有多種優(yōu)點(diǎn)，如高表面積、高體積比和形狀可控等^［13］。而雙組分靜電紡絲是在傳統(tǒng)的靜電紡絲基礎(chǔ)上升級(jí)而來(lái)，它能夠以一種較為簡(jiǎn)便的方式制備出同時(shí)兼具兩種纖維特性的復(fù)合纖維材料。

本文以CA和SF為紡絲液原材料，通過(guò)雙組分靜電紡絲制備CA/SF復(fù)合納米纖維膜，并通過(guò)溶劑后處理調(diào)控纖維膜的微觀(guān)結(jié)構(gòu)和理化性能，同時(shí)測(cè)試復(fù)合納米纖維膜對(duì)液體的分離性能，期望為多孔纖維膜在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料及試劑

醋酸纖維素（CA，分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），再生絲素蛋白（SF，實(shí)驗(yàn)室自制），去離子水（H2O，實(shí)驗(yàn)室自制），無(wú)水乙醇（EtOH，分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），丙酮（AT，分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），二甲基乙酰胺（DMAc，分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），甲烷（CH4，分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），甲酸（HCOOH，分析純， 上海阿拉丁生化科技股份有限公司），甲酰胺（CH3NO， 分析純，中國(guó)杭州高景精細(xì)化工有限公司），二氯甲烷（MC，分析純，中國(guó)杭州高景精細(xì)化工有限公司），二甲苯（PX，分析純，中國(guó)杭州高景精細(xì)化工有限公司），氯苯（C₆H5Cl，分析純，中國(guó)杭州高景精細(xì)化工有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

WL-2 C型靜電紡絲機(jī)（北京艾博智業(yè)有限公司），THz-103 B型恒溫?fù)u床（上海一恒科技有限公司），TG 16-WS 臺(tái)式高速離心機(jī)（杭州惠創(chuàng)儀器設(shè)備有限公司），OCA JCY-2型光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x（德國(guó)迪飛公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)流程

圖1是CA/SF復(fù)合納米纖維膜的制備流程。如圖1所示，將兩種紡絲液分別裝在兩個(gè)注射器內(nèi)，使用粘帖了鋁箔紙的轉(zhuǎn)筒放置在兩臺(tái)靜電紡絲機(jī)中間進(jìn)行納米纖維的接收。利用雙組分靜電紡絲機(jī)對(duì)噴紡制出CA和SF混合分布的納米纖維膜，將得到的CA/SF復(fù)合納米纖維膜在乙醇和水的混合溶液中進(jìn)行不同溫度和時(shí)間條件下處理后得到復(fù)合納米纖維膜。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 雙組分靜電紡絲機(jī)的組裝

普通靜電紡絲的裝置主要由高壓電源、噴絲裝置以及接收裝置組成，雙組分靜電紡絲機(jī)是由兩套高壓電源、噴絲裝置和一套接收裝置組成。雙組分和普通靜電紡絲機(jī)的主要區(qū)別在于噴絲裝置和接收裝置的結(jié)構(gòu)區(qū)別，噴絲裝置和接收裝置如圖1中雙組分靜電紡絲示意圖所示相對(duì)位置放置，采用兩個(gè)噴絲頭對(duì)噴法，兩個(gè)高壓電源為兩個(gè)噴絲裝置附加上高壓靜電，完成組裝雙組分靜電紡絲機(jī)。

1.4.2 絲素蛋白的提取

1） 脫膠：將蠶繭剪開(kāi)，放入0.02 mol/L的NaHCO3 溶液中，在98 ℃下脫膠30 min，重復(fù)3次，然后用去離子水洗凈后置于60 ℃烘箱，烘干后得到脫膠完全的蠶絲。2）溶解：將脫膠后的蠶絲放入氯化鈣/乙醇/水（摩爾比為1∶2∶8）三元共混體系中，在70 ℃下溶解3 h。3）透析：將混合液倒入透析袋，用去離子水（分子量為3500）透析3 d。4）離心：將透析后的絲素蛋白溶液放入離心機(jī)，以3500 r/min轉(zhuǎn)速離心15 min，提取上清液得到純凈的再生絲素蛋白溶液。

1.4.3 CA/SF復(fù)合纖維膜的制備

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的CA紡絲液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的SF紡絲液，溶劑為丙酮與二甲基乙酰胺（體積比為3∶2）和甲酸，室溫下置于磁力攪拌機(jī)完全溶解。分別選取22 G和19 G針頭，調(diào)節(jié)雙組分 靜電紡絲參數(shù)（電壓：13、15 kV；流速：0.8、0.5 mL/h； 紡絲距離：15、20 cm；紡絲時(shí)間都為4 h；滾筒轉(zhuǎn)速為300 r/min），用鋁箔基材進(jìn)行接收，通過(guò)雙組分靜電紡絲法得到CA/SF復(fù)合纖維膜。

1.4.4 CA/SF復(fù)合纖維膜的處理

配置出乙醇∶水體積比為1∶0、4∶1、1∶1、1∶4、0∶1的混合處理溶液，將復(fù)合纖維膜放入不同比例的乙醇和水混合溶液中去，分別在10、30、50 min時(shí)取出，之后在通風(fēng)櫥內(nèi)干燥，得到不同工藝條件下的CA/SF復(fù)合纖維膜。

1.5 測(cè)試和表征

1.5.1 表面形貌及結(jié)構(gòu)表征

將CA/SF復(fù)合納米纖維膜在室溫下干燥，置 于電鏡臺(tái)上。使用掃描電子顯微鏡（SEM）觀(guān)察CA/SF 復(fù)合納米纖維膜的表面形貌。

1.5.2 力學(xué)性能測(cè)試

利用萬(wàn)能材料測(cè)試機(jī)對(duì)纖維膜進(jìn)行拉伸應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)試，夾頭間距為20 mm，試樣尺寸為20 mm×5 mm。在溫度為（20±2） ℃，相對(duì)濕度為（55±3） ℃下對(duì)納米纖維膜的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。

1.5.3 潤(rùn)濕性測(cè)試

使用光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x進(jìn)行接觸角測(cè)試，試樣尺寸為20 mm×20 mm，試樣放置儀器水平臺(tái)上，測(cè)試液滴為50 μL，在液滴剛剛接觸試樣時(shí)進(jìn)行測(cè)量。

1.5.4 孔隙率測(cè)試

根據(jù)阿基米德原理，以甲烷為介質(zhì)，測(cè)定樣品的孔隙率，重復(fù)測(cè)試3次，取平均值^［14］?？紫堵蔖通過(guò)式（1）計(jì)算得到：

P/%= m1-m3-m0 m1-m3 ×100 （1）

式中：P為樣品的孔隙率，%；m1為乙醇和比重瓶的總質(zhì)量，g；m2為加入樣品后反復(fù)抽真空后乙醇和比重瓶的質(zhì)量，g；m3為反復(fù)抽取真空并取出樣品后乙醇和比重瓶的質(zhì)量，g；m0為樣品的干重，g。

1.5.5 透氣率測(cè)試

使用透氣儀進(jìn)行測(cè)試，試樣尺寸為10 cm×10 cm， 選取自動(dòng)測(cè)量檔位，實(shí)驗(yàn)室溫度條件下進(jìn)行測(cè)量。

1.5.6 液體分離測(cè)試

使用染色劑分別對(duì)油（二氯甲烷、二甲苯、氯苯）和水進(jìn)行染色，將水和油重量比1∶1進(jìn)行混合后在恒溫?fù)u床上震蕩12 h形成穩(wěn)定的油水乳濁液，取m0 g油水混合乳濁液滴至樣品之上，靜置5 min后，稱(chēng)量滴落下的液體記為m，記錄油水分離過(guò)程和結(jié)果，樣品液體分離效率η通過(guò)式（2）計(jì)算得到。

η/%= m m0/2 ×100 （2）

式中：η為樣品的分離效率，%；m為分離后的液體，g；m0為測(cè)試時(shí)油水混合液體質(zhì)量，g。

2 結(jié)果和討論

2.1 CA/SF復(fù)合納米纖維膜的形貌分析

圖2是納米纖維膜的微觀(guān)形貌及對(duì)應(yīng)的直徑分布圖。由圖2（a）和2（d）可知CA納米纖維膜的纖維直徑主要分布在300～900 nm；由圖2（b）和2（e）可知SF納米纖維膜的纖維直徑主要分布在120～260 nm。圖2（c）是CA/SF復(fù)合納米纖維膜SEM圖，通過(guò)觀(guān)察可以看到，制備的納米纖維平滑、均勻、連續(xù)且無(wú)串珠，這說(shuō)明兩種納米纖維在進(jìn)行雙組分靜電紡絲時(shí)無(wú)相互影響。圖2（d）、圖2（e）和圖2（f）是對(duì)應(yīng)的CA、SF和復(fù)合纖維直徑統(tǒng)計(jì)圖，可以直觀(guān)判斷出它們具有不同纖維的直徑分布情況。圖2（g）—（i） 是CA/SF復(fù)合納米纖維膜在水溶液中80 ℃下不同時(shí)間處理后拍攝的SEM圖，復(fù)合納米纖維膜一部分纖維被溶解，通過(guò)分析纖維的直徑發(fā)現(xiàn)溶解的纖維為SF納米纖維，這是因?yàn)榻z素蛋白結(jié)構(gòu)中含有的α-螺旋結(jié)構(gòu)讓絲素蛋白能溶解于水中。

表1是纖維膜在不同處理?xiàng)l件下對(duì)應(yīng)的復(fù)合納米纖維序號(hào)的表格，其中1－15號(hào)是相同溫度下不同溶液比例處理和不同處理時(shí)間的復(fù)合納米纖維膜，15－21號(hào)對(duì)應(yīng)的是在水溶液條件下不同處理溫度和處理時(shí)間的復(fù)合納米纖維膜。

2.2 力學(xué)性能分析

圖3是復(fù)合納米纖維膜的拉伸應(yīng)變和拉伸斷裂強(qiáng)度的曲線(xiàn)圖。如圖3所示，CA/SF復(fù)合納米纖維膜的最大斷裂強(qiáng)度在0.7 MPa，拉伸應(yīng)變?yōu)?7%。復(fù)合纖維膜的拉伸斷裂強(qiáng)度在拉伸應(yīng)變?yōu)?%的時(shí)候達(dá)到最大值，隨著應(yīng)變進(jìn)一步增加，纖維膜斷裂強(qiáng)度逐漸下降，這是由于纖維膜中的纖維不同階段的斷裂所致。由該曲線(xiàn)可以看出，纖維膜具有基本的自支撐性能，后續(xù)有望用于液體分離。

2.3 浸潤(rùn)性分析

本文分析了兩種材料單一組成的電紡膜以及未經(jīng)后處理的混紡電紡膜的親水性，具體結(jié)果如圖4所示。經(jīng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)醋酸纖維電紡纖維膜的水接觸角為125°，而絲素蛋白電紡纖維膜的水接觸角為40°，混紡后沒(méi)有進(jìn)行任何處理的復(fù)合纖維膜的水接觸角為134°。醋酸纖維素本身較為親水，纖維膜表現(xiàn)出疏水特性，是由于經(jīng)過(guò)電紡后的醋酸纖維電紡膜呈現(xiàn)出了蓬松的纖維結(jié)構(gòu)。由于單根納米纖維直徑在微米級(jí)別，水的表面張力大小相對(duì)來(lái)說(shuō)較大，水與納米纖維膜接觸的界面中只有數(shù)根纖維，在這個(gè)界面液滴被纖維膜支撐起來(lái)，呈現(xiàn)出接觸角較高的現(xiàn)象。對(duì)于共混膜出現(xiàn)接觸角比較大的現(xiàn)象，其原理與醋酸纖維素電紡膜的原理相似。

圖5是不同處理?xiàng)l件下纖維膜的水接觸角統(tǒng)計(jì)圖。由圖5（a）可知，隨著混合處理溶劑中水的比例增加接觸角呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，這主要是因?yàn)樗芤簳?huì)溶解掉一部分纖維膜中的SF纖維，導(dǎo)致CA/SF復(fù)合納米纖維膜內(nèi)纖維更加稀疏，纖維膜表面與水接觸面積減小。在水的表面張力作用下，水被纖維支"" 撐在纖維膜的表面，呈現(xiàn)出隨著混合溶劑中水的比例增加而接觸角上升的趨勢(shì)。

圖5（b） 是不同溫度和時(shí)間處理?xiàng)l件下CA/SF復(fù)合納米纖維膜的水接觸角統(tǒng)計(jì)圖。從圖5（b）中可以看出溫度的變化對(duì)于CA/SF復(fù)合納米纖維膜接觸角影響微小，圖5（a）和圖5（b）中時(shí)間變量對(duì)于CA/SF復(fù)合納米纖維膜接觸角影響較小，這是因?yàn)闇囟群蜁r(shí)間影響溶液和CA/SF復(fù)合納米纖維膜溶解反應(yīng)的程度。溫度和時(shí)間對(duì)于接觸角的變化影響微小，說(shuō)明在20 ℃和10 min條件下已經(jīng)滿(mǎn)足溶劑與CA/SF 復(fù)合納米纖維膜完全相互反應(yīng)溶解的條件，所以升高溫度和時(shí)間對(duì)于CA/SF復(fù)合納米纖維膜的水接觸角的影響可以忽略不計(jì)。

不同 處理?xiàng)l件下纖維膜的水接觸角如圖6所示，纖維膜的油接觸角如圖7所示，對(duì)于水滴而言，復(fù)合納米纖維膜表面具有一定的疏水性，而油在與纖維膜表面接觸的瞬間發(fā)生鋪展，油的接觸角接近0°。由于復(fù)合納米纖維膜對(duì)于油和水具有不同的浸潤(rùn)行為， 該復(fù)合納米纖維膜具有在液體分離方面的能力。

2.4 孔隙率分析

圖8是不同處理?xiàng)l件下纖維膜的孔隙率。從圖8（a）中可以看出隨著混合溶劑中乙醇的比例減少，膜的孔隙率呈下降趨勢(shì)，這是因?yàn)橐掖紩?huì)使CA/SF" 復(fù)合納米纖維膜發(fā)生溶脹，當(dāng)纖維膜從溶液中取出并干燥時(shí)，復(fù)合纖維膜發(fā)生溶脹的部分恢復(fù)原狀，使纖維膜的孔隙率增大。如圖8（b）所示，隨著混合處理溶劑中溫度和 時(shí)間的增加，膜 的孔隙率呈現(xiàn)上升

趨勢(shì)，這是因?yàn)樗芤簳?huì)溶解一部分纖維膜的SF纖維。而隨著時(shí)間和溫度的增加，SF纖維被溶解掉的部分逐漸增多，纖維膜中的纖維含量減少，纖維膜內(nèi)部纖維間的間隙增大，導(dǎo)致纖維膜的孔隙率增大。

2.5 透氣率分析

纖維膜的透氣性決定著油水分離的速率，透氣性越好的纖維膜對(duì)于油水混合物的透過(guò)性就越好，從而油水分離速率越快。從圖9（a）中可以看出，當(dāng) 混合溶劑中乙醇或水的占比高時(shí)纖維膜的透氣性高；當(dāng)混合溶劑中乙醇和水的比例為1∶1時(shí)，纖維膜的透氣性達(dá)到最低，在混合溶劑由純乙醇溶液到乙醇和水的比例為1∶1變化的過(guò)程中，復(fù)合膜的透氣性下降，這主要是由于在乙醇的作用下部分絲素蛋白α-螺旋轉(zhuǎn)變?yōu)棣?折疊，水對(duì)于絲素蛋白的溶解性下降，復(fù)合纖維膜中部分絲素纖維溶脹，造成纖維膜內(nèi)部纖維的 孔隙堵塞，最終導(dǎo)致復(fù)合纖維膜的

透氣性下降；當(dāng)混 合溶劑內(nèi)乙醇和水的比例由1∶1變?yōu)?∶1時(shí)，復(fù)合纖維膜中的絲素蛋白纖維溶解性提高，纖維溶解致使纖維膜間的空隙增大，導(dǎo)致纖維膜的透氣性提高，圖9（b）呈現(xiàn)出來(lái)的透氣性隨著溫度的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)而增大的現(xiàn)象證實(shí)了該觀(guān)點(diǎn)。

2.6 液體分離結(jié)果分析

基于上述研究，通過(guò)調(diào)節(jié)纖維的相對(duì)組 分和后處理?xiàng)l件，制備了具有不同孔隙率和浸潤(rùn)性的復(fù)合納米纖維膜，并將其用于液體分離。油水分離結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表2所示，對(duì)于纖維膜不同處理?xiàng)l件下產(chǎn)生的21種復(fù)合納米纖維膜，能夠?qū)崿F(xiàn)多種油/水混合液體、油/油混合液體的選擇透過(guò)分離。結(jié)合表1、表2可知，當(dāng)纖維膜的處理溶劑中水的占比越高時(shí)，纖維膜對(duì)甲酰胺和二氯甲烷的混合液體選擇性更好。

2.7 液體分離效率分析

對(duì) 于復(fù)合納米纖維膜的液體分離結(jié)果，根據(jù)式（2）進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。從分離效率來(lái)看，復(fù)合納米纖維膜樣品對(duì)于油/水混合液體和油/油混合液體的分離效率在83%～95%。這表明所制備的復(fù)合納米纖維膜在液體分離的應(yīng)用方面具有巨大應(yīng)用潛力。

3 結(jié)論

本文通過(guò)雙組分靜電紡絲制備了CA/SF復(fù)合納米纖維膜，使用SEM表征了纖維的形貌及尺寸，同時(shí)分析了復(fù)合纖維膜的孔隙率、透氣率和浸潤(rùn)性，主要結(jié)論如下：

a） 通過(guò)不同溫度、不同醇水體積比處理復(fù)合纖維膜，可以改變纖維尺寸結(jié)構(gòu)，從而有效調(diào)控纖維膜的孔徑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)孔隙率、透氣率和浸潤(rùn)性的調(diào)控。

b）通過(guò)優(yōu)選不同表面張力和極性的液體，匹配具有合適孔徑的復(fù)合纖維膜，可以實(shí)現(xiàn)纖維膜對(duì)雙組分混合液體的選擇性透過(guò)和分離。

c）通過(guò)對(duì)雙組分復(fù)合纖維膜進(jìn)行后處理，調(diào)控其結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)，制備的CA/SF復(fù)合納米纖維膜在浸潤(rùn)性、孔隙率和透氣性方面相比于純的纖維膜，具有一定的優(yōu)勢(shì)。

d）對(duì)不同參數(shù)下調(diào)控的纖維膜進(jìn)行液體分離測(cè)試，結(jié)果表明纖維膜對(duì)多種油/水和油/油混合液具有良好的選擇透過(guò)性，其分離效率在83%～95%。

綜上，本文所制備的CA/SF納米復(fù)合纖維膜在油水分離方面具有優(yōu)異表現(xiàn)，這凸顯了其在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力。

參考文獻(xiàn)：

［1］ YU J， WANG A C， ZHANG M， et al. Water treatment via non-membrane inorganic nanoparticles/cellulose composites［J］. Materials Today， 2021， 50： 329-357.

［2］ XU X， OZDEN S， BIZMARK N， et al. A bioinspired elastic hydrogel for solar-driven water purification［J］. Advanced Materials， 2021， 33（18）： 2007833.

［3］ DAI L， WANG Y， ZOU X， et al. Ultrasensitive physical， bio， and chemical sensors derived from 1-， 2-， and 3-D" nanocellulosic materials［J］. Small， 2020， 16（13）： 1906567.

［4］ 黃慶林， 鄭涵文， 杜雄飛， 等. PVDF納米纖維膜的制備及其油水分離性能［J］. 天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2023， 42（6）： 10-16.

HUANG Qinglin， ZHENG Hanwen， DU Xiongfei， et al. Preparation and oil-water separation performance of PVDF nanofiber membrane［J］. Journal of Tiangong University， 2023， 42（6）： 10-16.

［5］ YU W， LU X， XIONG L， et al. Thiol-Ene click reaction in constructing liquid separation membranes for water treatment［J］. Small， 2024： 2310799.

［6］ FU Q， CUI C， MENG L， et al. Emerging cellulose-derived materials： A promising platform for the design of flexible wearable sensors toward health and environment monitoring［J］. Materials Chemistry Frontiers， 2021， 5（5）： 2051-2091.

［7］ 西鵬， 孟雙. 具有防偽標(biāo)識(shí)功能的纖維素納微米發(fā)光纖維的制備及性能［J］. 天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2022， 41（6）： 9-14.

XI Peng， MENG Shuang. Preparation and performance of cellulose nano-micron luminescent fibers with anti-counte-rfeit marking function［J］. Journal of Tiangong University， 2022， 41（6）： 9-14.

［8］ ZHOU M， CHEN D， CHEN Q， et al. Reversible surface engineering of cellulose elementary fibrils： From ultralong nanocelluloses to advanced cellulosic materials［J］. Advan-ced Materials， 2024： 2312220.

［9］ CHEN Z， HU Y， SHI G， et al. Advanced flexible materi-als from nanocellulose［J］. Advanced Functional Materials， 2023： 2214245.

［10］ SHI C， HU F， WU R， et al. New silk road： From meso-scopic reconstruction/functionalization to flexible meso-electronics/photonics based on cocoon silk materials［J］. Advanced Materials， 2021， 33（50）： 2005910.

［11］ BHARDWAJ N， KUNDU S C. Electrospinning： a fascina- ting fiber fabrication technique［J］. Biotechnology Advances，nbsp; 2010， 28（3）： 325-347.

［12］ 蘇芳芳， 經(jīng)淵， 宋立新， 等. 我國(guó)靜電紡絲領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及其熱點(diǎn)：基于CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)的可視化文獻(xiàn)計(jì)量分析［J］. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），" 2024， 50（1）： 45-54.

SU Fangfang， JING Yuan， SONG Lixin， et al. Present situation and hotspot of electrospinning in China： Visual bibliometric analysis based on CNKI database［J］. Journal of Donghua University （Natural Science）， 2024，50（1）：45-54.

［13］ YANG G， LI X， HE Y， et al. From nano to micro to macro： electrospun hierarchically structured polymeric fibers for biomedical applications［J］. Progress in Polymer Science， 2018， 81： 80-113.

［14］ 朱靈奇， 劉濤， 徐國(guó)平， 等. 同軸靜電紡殼聚糖/聚氧化乙烯-絲素纖維的制備及其生物活性［J］. 現(xiàn)代紡織技術(shù)， 2024： 1-12.

ZHU Lingqi， LIU Tao， XU Guoping， et al. Preparation of coaxial electrostatically spun chitosan/polyethylene oxide-sericin fibers and their bioactivity ［J］ Advance Textile Technology： 2024： 1-12.

Controllable preparation of CA/SF porous fiber membranes and their application in liquid separation

LI" Bing，" LU" Yutao，" ZHANG" Lixia，" ZHANG" Zuxian，" GAO" Rongman，" XIONG" Jie，" GUO" Fengyun

（College of Textile Science and Engineering （International Institute of Silk）， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China）

Abstract：

At present， oil spills and oily wastewater discharges have a great negative impact on our natural ecological environment and human living environment， and leaked oily wastewater is also a misplaced natural energy source. Many wastewater treatment devices themselves also have certain negative impacts on the environment. In this case， it is necessary to find an environmentally friendly material for the preparation of filter materials. This paper， with cellulose acetate （CA） and silk fibroin （SF） as raw materials， employed the electros-pinning technique to fabricate CA/SF porous fiber membranes.Natural macromolecular fibers， cellulose acetate and silk fibroin are environmentally friendly， and the modification of the two fibers has received extensive research and attention. After degumming， dialysis and freeze-drying， the finished silk fibroin has a broad application prospect as a flexible textile. As the most abundant source of natural macromolecular polymers， cellulose has a rich and diverse structure and has diverse applications， making it suitable as a filter material. Electrospinning is a simple and efficient technique for preparing nanofiber materials. Electrospinning spins molten polymers into nanofibers or ultrafine fibers under the action of a controllable high-voltage electric field. It can be seen from the scanning electron microscopy that smooth， uniform， continuous and bead-free nanofibers were successfully prepared. From the tensile strain-tensile strength curve of the porous fiber membrane， it can be judged that the fiber membrane has basic self-sustaining mechanical properties. Porosity decreases as the proportion of ethanol in the treatment solvent decreases， and porosity increases with increasing temperature and time in the mixed treatment solvent. Through the analysis of air permeability， the results show that when the proportion of ethanol or water in the treatment solution is high， the air permeability of the fiber membrane is high， and the air permeability increases with the increase of temperature and time. Through the analysis of the wettability of the composite porous fiber membrane， as the proportion of water in the mixed processing solvent increases， the water contact angle of the fiber membrane prepared shows an increasing trend. Porosity， air permeability， and wettability results indicate that the performance parameters of the composite porous nanofiber membrane can be changed by changing the treatment conditions during the post-processing of the fiber membrane. The porous composite nanofiber membrane produced under different treatment conditions of the fiber membrane can facilitate selective permeation and separation of various mixtures， including oil-water and oil-oil mixtures. The results show that the porous CA/SF fiber membranes obtained through simple solution treatments exhibit tunable performance parameters. These membranes， tailored to different performance specifications， hold promise for effective liquid separation applications.

Keywords：

cellulose acetate; silk fibroin protein; liquid separation; electrospinning; composite materials;"envi-ronmentally friendly

基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51803183，22375180）；浙江理工大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)（23202134-Y）

作者簡(jiǎn)介： 李炳（1999—），男，河南新鄉(xiāng)人，碩士研究生，主要從事與現(xiàn)代紡織產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面的研究

通信作者： 郭鳳云，E-mail：guofy@zstu.edu.cn