《Journal of Membrane Science》：Amphiphilic molecular interfacial regulation of monomer transport and asymmetric polyamide structure in reverse osmosis membranes
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•通过油酸（OA）的引入，界面物理化学性质得到了调控。•OA与MPD之间的相互作用增强了界面处MPD的富集和迁移。•形成了更加显著的垂直方向不对称的聚酰胺（PA）结构。•优化后的PA结构在实现高盐截留的同时增强了水的传输。引言反渗透（RO）膜因其高分离效率和相对较低的能耗，对
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通过油酸（OA）的引入，界面物理化学性质得到了调控。
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OA与MPD之间的相互作用增强了界面处MPD的富集和迁移。
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形成了更加显著的垂直方向不对称的聚酰胺（PA）结构。
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优化后的PA结构在实现高盐截留的同时增强了水的传输。
引言
反渗透（RO）膜因其高分离效率和相对较低的能耗，对海水淡化和水回收至关重要[1]。其分离性能主要由通过界面聚合（IP）形成的聚酰胺（PA）选择性层决定。IP涉及在水相-有机相界面处生成的超薄瞬态互溶区内，单体的快速界面缩聚与单体传输同时进行的反应过程[2]，[3]，[4]。在这一动态演变的界面区域内，随着PA网络的形成，反应性单体的局部浓度、空间分布和传输行为持续变化[5]，[6]，[7]。这些耦合过程强烈影响局部聚合物生长、交联发展，最终决定选择性层的化学和形貌结构[8]。因此，精确调控界面单体的分布和传输对于控制PA结构发展和实现高性能RO膜至关重要。
因此，大量研究工作致力于操纵IP过程中的单体传输[9]，[10]，[11]。例如，引入无机盐以减缓胺类单体的扩散，而二维纳米材料则被用作界面限域层，以重定向单体传输路径并调控界面单体分布[10]，[12]，[13]。这些方法已确立单体传输是PA形成的关键决定因素。然而，大多数现有策略通过改变体相性质、基材特性或物理扩散路径来间接调控传输[14]，[15]，[16]。其影响主要在宏观或介观尺度上发挥作用，而瞬态反应界面内单体的分子组织仍难以触及。将IP调控从全局传输控制推进到分子定位的界面调控，可能为更精确地引导PA结构发展提供一种更有效的方法[17]，[18]。由于两性特征，含有亲水基团和疏水基团的分子可以在水相-有机相界面表现出良好的界面亲和力和优先吸附，为分子尺度界面调控提供了一个潜在平台。这一原理已在传统表面活性剂辅助IP中得到应用，其中两亲性添加剂主要用于降低界面张力并调控水相-有机相界面间的整体单体传输[19]，[20]，[21]，[22]。然而，对于这些界面物种是否还能进一步影响反应界面处局部单体富集和分子间相互作用，研究关注较少。这留下了一项重要机遇，即超越体相尺度传输调控，实现对PA形成过程中单体行为更为局部化的控制。油酸（OA）是一种两亲性分子，由亲水的羧基和疏水的烷基链组成，据报道可以优先富集并取向于水相-有机相界面[23]，[24]，[25]。这种界面亲和力与活性功能基团的结合，为调控反应界面附近MPD的局部分布和传输行为提供了分子基础。
基于上述考虑，我们提出了一种OA介导的分子界面调控策略，以修改水相-有机相界面附近的MPD分布和传输。通过分子动力学模拟、MPD扩散分析和界面表征，考察了OA对界面物理化学性质、MPD富集和传输行为的影响。进一步分析了PA层前侧面和后侧面之间的化学和形貌差异，以建立OA介导的界面调控、垂直结构发展和膜分离性能之间的关系。本工作阐明了两亲性分子调控剂如何影响局部单体行为和随后的PA结构发展，为高性能RO膜中PA结构不对称性的调控提供了一种分子界面工程方法。
分节摘要
实验
通过改变有机相中的OA浓度制备了MA1、MA2、MA3和MA4膜，分别对应OA浓度0.05、0.1、0.2和0.5 g L-1（表S1）。实验试剂、膜结构表征方法和膜分离性能测试方案见补充材料（补充文本）。相应的测试条件、仪器参数和数据处理程序也见补充材料。
OA对MPD反应前界面分布和迁移性的影响
为阐明OA对反应前MPD界面分布和迁移性的影响，对有无OA的水相-有机相界面体系进行了分子动力学模拟。系统分析了MPD在界面区域内的分布和扩散，并进一步考察了MPD与OA之间的分子间相互作用。构建的模拟模型如图1a和图S1–S2所示。经过3 ns的分子动力学模拟后，
结论
本研究探讨了分子级界面调控、反应前单体分布和传输与随后PA选择性层结构发展之间的关系。局部的OA-MPD相互作用改变了界面附近MPD的富集、分布和传输行为，建立了界面分子相互作用与单体组织之间的明确关系。所得PA层表现出更为显著的垂直结构
CRediT作者贡献声明
Na Chang：监督指导、经费获取。Haitao Wang：监督指导、经费获取。Huibin Geng：撰写—初稿、方法学、概念化。Junzheng Li：软件、正式分析。Ziyi Zhang：方法学、正式分析。Kexuan Gao：验证、概念化
未引用参考文献
[27]，[43]，[44]，[45]，[46]。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。
利益冲突声明
? 作者声明不存在任何已知可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家重点研发计划（2023YFC3206400）和天津市科技计划（24JCZDJC00600）的支持。
Huibin Geng|Junzheng Li|Ziyi Zhang|Kexuan Gao|Na Chang|Haitao Wang
