有机桥联二氧化硅杂化聚酰胺高性能有机溶剂纳滤膜的构建与性能研究

针对传统高交联聚酰胺(PA)有机溶剂纳滤(OSN)膜渗透性与选择性难以兼得的难题，研究人员通过界面聚合(IP)将1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)引入油相，构建了具有分子级杂化结构的PA-二氧化硅复合膜。该膜甲醇渗透性达7.0 L m-2 h-1 bar-1（提升2.5倍），甲基橙截留率≥96.5%，为工业级OSN膜设计提供了新策略。

　　

在制药、石化等工业领域，每年产生大量含有机溶剂的废水，传统蒸馏法能耗高且破坏热敏性物质。有机溶剂纳滤(OSN)技术能突破气液平衡限制，但现有聚酰胺(PA)膜因高交联密度导致渗透性与选择性呈"跷跷板效应"。更棘手的是，纳米材料改性常面临分散不均、界面缺陷等问题。如何通过简易工艺同步提升膜性能，成为工业应用的关键瓶颈。

中国科学院研究人员创新性地将有机桥联二氧化硅单体BTESE引入界面聚合(IP)油相。这种含乙烷桥键(-CH₂-CH₂-）的单体具有双重功能：其乙氧基水解降低水油界面张力，促进单体扩散；同时原位形成Si-C-C-Si网络，与PA氢键结合构建稳定杂化结构。研究采用FTIR、XPS、AFM等技术表征膜化学组成与形貌，通过跨膜通量、截留率及72小时稳定性测试评估性能。

化学与结构表征
FTIR光谱显示，BTESE-PA膜在952 cm^-1(Si-OH)和1103 cm^-1(Si-O-Si)处出现特征峰，XPS证实硅元素成功掺入。AFM观测发现，0.2 wt.% BTESE使表面粗糙度降低42%，消除"荷叶状"突起；而0.5 wt.%时硅网络形成主导，孔径扩大至257 Da。

性能优化机制
低浓度(≤0.2 wt.%)BTESE通过降低界面张力使MPD均匀扩散，形成致密无缺陷PA层；高浓度(≥0.5 wt.%)时硅网络扩大自由体积，甲醇渗透性提升至7.0 L m^-2 h^-1 bar^-1，对刚果红(696 Da)截留率仍保持90%。

溶剂耐受性
在甲醇、THF等溶剂中连续运行72小时后，通量衰减<8%，优于传统TFN膜。归因于Si-O-Si网络与PA的氢键作用抑制溶胀，且分子级分散避免纳米颗粒脱落。

该研究通过分子工程策略实现PA膜性能的精准调控，其工艺与工业IP生产线完全兼容。所创制的BTESE-PA膜在染料脱盐、API纯化等领域展现出应用潜力，为绿色化工分离提供了新范式。论文发表于《Journal of Membrane Science》，通讯作者为Genghao Gong。