受自然界草丛多级结构的启发,使用源自海泡石的二氧化硅纳米纤维(SiNF)作为支撑材料,交联聚乙烯醇(cl-PVA)水凝胶作为涂层,构建了一种具有丛状结构水凝胶界面的新型过滤器。实验测试、密度泛函理论(DFT)和分子动力学(MD)计算均证实,添加SiNF不仅能够提高油水分离效率,还能增强水凝胶涂层的稳定性。这种具有优异稳定性和超亲水/水下超疏油性的水凝胶界面可以大规模涂覆在铜网上(1米×1.2米),宏量制备分离材料。表面改性的铜网(cl-PVA/SiNF@Ag-Cu)可以安装在自行设计的设备上,用于连续净化乳化废水(处理能力:576.00升/天),仅通过重力作用就能实现对复杂油性乳液高达99.7%的高分离效率,并且同时可以回收油。即使在强酸/碱、高温/低温(100°C、200°C和-18°C)、高盐浓度、砂纸磨损和长期老化等极端条件下处理后,cl-PVA/SiNF@Ag-Cu过滤器的表面结构仍然保持稳定。该过滤器的抗污、抗菌和抗腐蚀能力使其具备长期和大规模净化过程的潜力。种植和金鱼养殖实验已确认净化后的水对动植物无害。该研究成果以“Scale-up construction of stable multifunctional hydrogel interfaces for large-scale purification of complex oil-water emulsions and oil recovery”为题发表在Journal of Hazardous Materials期刊上,硕士生乔慧为论文第一作者。