溶剂与溶质对原生及嫁接陶瓷膜在有机溶剂纳滤中性能影响的探索性数据分析

这篇研究通过250余组实验数据，揭示了溶剂（黏度、极性、尺寸）与溶质（分子量、极性）对0.9 nm TiO2陶瓷膜（原生与甲基嫁接型）在有机溶剂纳滤（OSN）中通量与截留率的差异化影响。甲基嫁接显著降低溶质-膜相互作用，使通量行为更易预测，为开发数据驱动模型提供了关键见解。

　　

Highlight

溶剂性质主导通量表现：在0.9 nm TiO₂陶瓷膜（原生与甲基嫁接型）中，溶剂黏度、介电常数和摩尔体积等物化性质与通量呈现强相关性（Spearman秩相关系数>0.8）。甲基嫁接后，溶质对通量的干扰显著减弱，膜表面疏水性使分离机制更趋尺寸排阻主导。

关键发现

• 原生膜：溶质截留率高度依赖分子量（MW）和极性，尤其对极性溶质表现出复杂相互作用。

• 嫁接膜：甲基化使截留行为更“单纯”，分子尺寸成为决定性因素，符合“硬球模型”预期。

• 通量-截留关系：Spiegler-Kedem模型可统一描述两种膜在固定溶剂-溶质组合下的线性规律，暗示膜表面化学修饰可简化传输机制。

结论

甲基嫁接通过削弱溶质-膜相互作用，将陶瓷OSN膜从“复杂交互系统”转变为更可控的尺寸筛分器，为工业应用提供了可预测的性能优化路径。