有機溶劑納濾是一種高效節(jié)能，操作簡便，易模塊化與規(guī)模化應用的新型膜分離技術(shù)，在化工、制藥、能源、環(huán)境等相關領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力，可大幅度降低分離過程的能耗和碳排放，有望成為實現(xiàn)“雙碳”目標的關鍵支撐技術(shù)之一。
耐溶劑膜材料是有機溶劑納濾技術(shù)的核心。針對現(xiàn)有有機溶劑納濾膜普遍存在的溶劑滲透性差，分離精度低等挑戰(zhàn)，近年來，天津工業(yè)大學分離膜與膜過程國家重點實驗室的胡云霞教授課題組開發(fā)了系列聯(lián)萘酚、聯(lián)苯酚基單體分子，用于界面聚合制備兼具高微孔性及優(yōu)異滲透選擇性的耐溶劑納濾膜，用于有機小分子在溶劑體系中的精準分離。
圖2 聯(lián)苯酚耐溶劑納濾膜的篩分性能 聯(lián)苯酚基單體分子用作水相單體通過界面聚合制備耐溶劑納濾膜用于有機溶劑體系分離具有獨特優(yōu)勢。首先，聯(lián)苯酚基單體分子（amino-BIPOL/hydroxyl-BIPOL）具有四個反應位點，與3官能度的均苯三甲酰氯（TMC）通過界面聚合生成“4+3”型高度交聯(lián)的高分子網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，對小分子溶質(zhì)具有優(yōu)異的截留性能，對有機溶劑具有卓越的耐受性。其次，聯(lián)苯酚基單體分子具有剛性結(jié)構(gòu)，賦予所制得的交聯(lián)網(wǎng)絡豐富的微孔性，有利于有機溶劑的快速滲透。模擬和實驗結(jié)果均證實，聯(lián)苯酚基有機溶劑納濾膜展現(xiàn)出高的微孔性和較大的比表面積。 同時，聯(lián)苯酚基復合膜具有超高的甲醇滲透系數(shù)（13~17.5 LMH/bar），且較低的截留分子量（~233 Da），顯著優(yōu)于目前文獻報道的有機溶劑納濾膜的篩分水平。令人興奮的是，該聯(lián)苯酚耐溶劑納濾膜可以實現(xiàn)分子量、尺寸相近的甲基橙(MO, 327 Da)和亞甲基藍(MB, 320 Da)的精準篩分，其分離機理為尺寸排阻與荷電效應的共同作用。 該工作從聚合物分子主體設計出發(fā)，利用易于規(guī)?；苽涞慕缑婢酆霞夹g(shù)制得高滲透選擇性的高分子納濾膜膜用于有機溶劑體系分離，有望在藥物分子精準分離方面獲得廣泛應用。 論文信息 2,2′-Biphenol-based Ultrathin Microporous Nanofilms for Highly Efficient Molecular Sieving Separation Prof. Shao-Lu Li, Guoliang Chang, Yangzheng Huang, Ken Kinooka, Yanting Chen, Wenming Fu, Prof. Genghao Gong, Prof. Tomohisa Yoshioka, Prof. Neil B. McKeown, Prof. Yunxia Hu 該工作的第一作者為天津工業(yè)大學材料學院青年教師李少路。胡云霞研究員、龔耿浩研究員、Neil B. McKeown教授為論文共同通訊作者，天津工業(yè)大學為第一完成單位。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202212816
圖1 采用聯(lián)苯酚水相單體通過界面聚合制備超薄無缺陷且具有高微孔性的聯(lián)苯酚耐溶劑納濾膜示意圖
