研究背景
随着工业的不断发展，废水中的油类和有机染料造成的污染越来越严重，对生态系统和人类健康都产生了巨大的影响。聚合物基膜分离技术由于质轻、操作简单、低成本、高效率等成为研究的热点。聚乳酸由于低二次污染成为污水净化的热门材料，但强的疏水性和少量官能团使聚乳酸基膜难以去除水溶性污染物，这严重限制聚乳酸在水处理方面的应用。
文章要点
本工作通过自聚合将聚多巴胺(PDA)负载于聚乳酸立构复合晶纤维(SC-PLA)表面，制得SC-PLA/PDA复合纤维膜，而后将MXene沉积在SC-PLA/PDA纤维表面得到SC-PLA/PDA/MXene复合纤维。研究发现，MXene不能单独沉积在SC-PLA纤维表面，需要PDA的辅助。复合膜的双亲性分别源于PDA和MXene的亲水官能团和未包覆PDA的SC-PLA。复合膜的水接触角随PDA和MXene的修饰呈现下降趋势，油接触角正好相反。PDA和MXene的协同作用使得复合膜具备良好的光热转换效果：最高温度达66.8℃。双亲性赋予复合膜对水包油或油包水乳液的破乳能力，最大水通量和油通量分别为1526.9 L/(m2·h)和2514.8 L/(m2·h)。良好的光热转换能力使得复合膜在光照下通量大幅度提升，纯水或油通量分别提升215.8%和128.6%;而光照下乳液的水、油通量也有明显的提升。复合膜对MB的吸附能力大434.8 mg/g，吸附过程为化学吸附和单分子层吸附为主导。此外复合膜还能同时用于油水破乳和染料吸附。本工作有望为PLA的功能化改性提供新的思路，从而推动PLA实际应用的发展。
图文展示
图1 仅包覆PDA的LDF-c-0和沉淀MXene的LDF-c-M纤维膜SEM图: (a1) LDF-0.5-0 (b1) LDF-1-0 (c1) LDF-1.5-0 (d1) LDF-2-0; (a2) LDF-0.5-M, (b2) LDF-1-M (c2) LDF-1.5-M and (d2) LDF-2-M. (e)钛元素的分布；(f) LDF与LDF-c-M的红外光谱图；(g)膜的孔隙率
图2 (a) LDF膜的水接触角和油接触角；(b) LDF-c-0膜的水接触角和油接触角变化；(c) LDF-c-M膜的水接触角和油接触角变化；(d) LDF-2-M膜的油下水接触角和水下油接触角的数码照片；(e) LDF-c-M膜油下水接触角和水下油接触角的变化
图3 (a) LDF-c-M膜的纯水通量和油通量；(b) LDF-c-M膜在分离水包油乳液时的水通量和分离油包水乳液时的油通量；(c)水包油乳液和油包水乳液分离前后光学照片的变化
图4 (a1)光照下LDF-2-M膜的纯水通量和油通量数码照片；(a2) LDF-2-M膜的纯水或油通量在有光和无光条件下的对比；(b1)光照下LDF-2-M膜乳液分离时的水通量和油通量数码照片；(b2) LDF-2-M膜的分离乳液时水或油通量在有光和无光条件下的对比
图5 (a) LDF-2-M对MB的吸附容量随吸附时间的增加而变化，用(b)伪一阶动力学模型模拟图模拟曲线;(c)伪二阶动力学模型模拟曲线。(d) LDF-2-M对MB的吸附量随MB浓度的变化，曲线分别采用(e) Langmuir和(f) Freundlich模型模拟
图6 (a)经LDF-2-M膜分离前后含MB的E-N/W溶液的光学图像和数码照片，(b) E-N/W溶液和滤液的紫外可见光谱，(c)分离MB乳液时水通量随循环次数的变化
综上，本工作以“Polydopamine-assisted MXene decoration on electrospun polylactide fibers toward oil/water separation and organic dye adsorption”为题发表在工程技术类一区期刊Separation and Purification Technology上。论文的第一作者为学院2021级硕士生陈尚宇，通讯作者为皇冠新体育官网黄婷老师和王勇教授。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.125040
