自支撑两亲性有机膜实现超快高效破乳：突破表面活性剂稳定油包水乳液分离瓶颈

这篇研究开创性地设计出首款自支撑两亲性有机膜（AOM-1），通过聚乙二醇（PEG）亲水核与烷基链疏水域的协同作用，在重力驱动下实现表面活性剂稳定油包水乳液的高效破乳。该膜展现≈2550 L·m?2·h?1的稳定通量、5次循环再生能力及≈7.1×103 L·m?2的分离容量，分子动力学模拟揭示其通过极性-非极性双重相互作用（-137.70 kJ·mol?1）有效防止膜孔堵塞，为传统高能耗分离技术提供了革新性替代方案。

　　

自支撑两亲性有机膜的创新设计与破乳机制

材料设计与界面合成
研究团队通过界面Schiff碱缩聚反应，将含亲水PEG结构的四醛化合物[4,4′-((2,2-双(4-甲酰苯氧基)甲基)丙烷-1,3-二基)双(氧基))二苯甲醛（BFBD）]与疏水烷基链二胺[9,9-二辛基-9H-芴-2,7-二胺（DFD）]在均三甲苯-二甲基亚砜（DMSO）界面聚合，成功制备出厚度35 μm的自支撑两亲性有机膜AOM-1。对比组HOM-1采用不含PEG的四醛单体在乙酸乙酯-水界面合成，厚度达104 μm但机械性能较差。Pickering乳液实验证实AOM-1粉末能稳定存在于油水界面，而HOM-1则分散于油相，直观验证了两亲性特征。

结构表征与性能优势
傅里叶变换红外光谱（FT-IR）显示1630 cm^-1处亚胺特征峰证实成功聚合，固态¹³C CP-MAS核磁共振检测到163 ppm亚胺碳信号。原子力显微镜（AFM）显示AOM-1表面粗糙度（Ra=5.88 nm）显著低于HOM-1（Ra=47.51 nm）。纳米压痕测试揭示AOM-1具有更优的机械性能（弹性模量51.05 MPa，硬度8.62 MPa），能在1 M HCl和KOH中保持部分稳定性，热重分析显示热稳定性达400°C。

破乳性能突破
在1%十二烷基硫酸钠（SDS）稳定油包水乳液分离中，AOM-1展现2559 L·m^?2·h^?1通量，较纯油通量仅下降9%，而HOM-1通量骤降67%。连续60分钟测试显示AOM-1通量保持稳定（2336 L·m^?2·h^?1），HOM-1则衰减至351 L·m^?2·h^?1。五次循环后AOM-1仍保持2204 L·m^?2·h^?1通量，扫描电镜（SEM）显示其表面无裂纹，而HOM-1出现明显孔堵塞。AOM-1的分离容量达7.1×10³ L·m^?2，是HOM-1的4.4倍。

分子机制阐释
分子动力学（MD）模拟采用OPLS-AA力场构建含500个己烷、200个水分子和10个SDS的体系。径向分布函数（RDF）分析显示AOM-1中水分子氧原子与PEG核的强相互作用（2.05 ?和2.95 ?处特征峰），氢键数量达2.23个/帧，而HOM-1仅0.016个/帧。能量计算表明AOM-1与SDS的相互作用能（-137.70 kJ·mol^?1）包含极性头基（-221.33 kJ·mol^?1）和非极性尾部的协同作用，而HOM-1仅依赖烷基链相互作用（-21.09 kJ·mol^?1），导致乳液在膜孔堆积。

应用前景展望
该研究为两亲性膜材料设计提供了新范式，未来可通过制备中空纤维膜增加比表面积，或引入刺激响应性基团增强自清洁功能。研究结果对处理工业含油废水、发动机油净化和海洋溢油回收等场景具有重要应用价值，为发展低能耗膜分离技术开辟了新途径。