近日，2020级硕士生洪怡萍在膜分离领域取得了新进展，相关研究成果以“Fabrication of Polyamide Membranes by Interlayer-assisted Interfacial Polymerization Method With Enhanced Organic Solvent Nanofiltration Performance”为题在线发表在《Colloids and Surfaces A》期刊（IF=5.518）。

 

有机溶剂广泛用于石化产品、精细化学品、营养制品、药物和食品工业等行业。其中传统的高能耗过程，如蒸馏、萃取、吸附等，经常用于有机溶剂的分离和纯化、杂质的去除、从有机溶剂中回收有机金属催化剂等过程。然而，这些溶剂密集型工艺中，资金成本和能量消耗通常较高，尤其是它们并不适合热敏性药物(例如螺旋霉素、丙烯酸等)的浓缩。近几十年来，有机溶剂纳滤(OSN)，一种无相变的膜分离技术，以其能耗低、效率高、操作简单等优势，已被应用于此类有机溶剂系统中的分子分离。课题组近期应用集成纳米材料在OSN领域取得了系列研究成果，包括：AIChE Journal, 2022, e17896; Journal of Membrane Science, 2023, 666, 121168; Journal of Membrane Science, 2022, 652, 120465; Journal of Membrane Science, 2021, 636, 119551; Journal of Membrane Science, 2020, 601, 1, 117948; Separation and Purification Technology, 2022, 282, 120022等。

 

在该研究工作中，我们在聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)基底上制备了用于有机溶剂纳滤(OSN)的带有中间层的复合纳米薄膜(TFNi)。分离层由离子液体相中的1，3，5-均苯三甲酰氯(TMC)和在水相中的混合胺单体(PEI&PIP)之间的界面聚合形成。五种不同类型的中间层材料则通过简单的混合方法制备。之后进行系统的表征，发现中间层材料不仅可以调节基底的表面形貌、孔隙率和亲水性，而且可以对后续的界面聚合过程生成薄且无缺陷的聚酰胺(PA)层进行调控。我们还分析了膜的物理化学性质(即厚度、交联度、粗糙度和亲水性)和膜分离性能(渗透通量和截留率)的各种特征值并以雷达图表示，以阐明它们之间的关系。在五种TFNi膜中，PMIA/Co-PIP/PA膜表现出高的乙醇渗透率(2.93 L·m^-2·h^-1·bar^-1)，对分子量大于697 Da的有机溶剂有高截留率(~95%)，以及在分离红霉素/甲醇混合物(50 h)时的长期稳定性。所设计的TFNi膜优于传统的PMIA/PA膜(其渗透通量仅为0.7 L·m^-2·h^-1·bar^-1)。此外，与传统的PMIA/PA相比，Co-PIP纳米材料作为中间层的引入提高了PMIA/Co-PIP/PA膜的断裂拉伸强度(12对19 MPa)和伸长率(32.0%对83.9%)。因此，所设计的PMIA/Co-PIP/PA膜在用于药物浓缩和有机溶剂回收的工业分离中具有巨大的应用潜力。

 

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927775723001590