超薄多孔膜可提高有机溶剂的过滤效率

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过滤有机溶剂（基于碳的液体，如油类和酒精，可溶解其他物质）对于石油、化工和制药公司来说至关重要，因为它们必须始终如一地制造最纯净的产品。

传统的萃取技术（如蒸馏）需要消耗大量的能源，而新兴的绿色替代品（如膜）则面临其他挑战。例如，多孔材料必须能够承受通常是高反应性的溶剂，同时过滤掉特定大小和形状的目标分子。在海水淡化中，一些非常高效的膜可用于分离盐和水，但它们在分离有机溶剂中较小的、非常相似的分子时却不那么有效。

阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）研究人员领导的一个团队利用精心制作的分子构件，即所谓的三聚氰胺，创造了一种超薄多孔膜。你可以把它想象成乐高一样，化学与环境科学与工程教授SuzanaNunes解释说，把预先成型的空心三角形组装在一起，形成一个平面薄膜。通过首先定义这些三角形分子的孔径和电荷，他们继续创造了一种可以分离不同尺寸和形状的分子的膜。

膜的厚度对过滤效率也很关键。为了加快过滤速度，膜需要尽可能的薄，以避免溶剂通过时产生不必要的阻力。Nunes说。为了达到这个目的，他们将两种主要成分（对苯二甲酰氯和预制的三聚氰胺）分离到两种不同的不混合的液体中（分别是油和水），迫使反应只在液体相遇的界面上发生。我们发现这样就形成了一个几纳米的极薄层，主要作者TiefanHuang说，比用这种方法制备的普通商业膜要薄得多。每层膜在3.5到10纳米之间，取决于反应持续的时间。

该团队在分子大小相似但又不同的彩色染料上测试了他们的膜。所有的膜都过滤掉了至少90%的每摩尔质量超过克的彩色分子，远远超过了他们测试的其他一些膜。在连续过滤48小时后，膜的性能并没有下降，Huang补充道。而且它们甚至能经受住更苛刻的物质，包括丙酮和甲醇。

制药的分子纯化可能涉及许多步骤，Nunes解释说。像我们这样更具选择性和坚固的膜可以简化过程，使其更具成本效益。我们使用的设备已经在行业中广泛使用，她补充说，因此它可以很容易地扩大制造规模。

这项研究中的膜是专门为每摩尔克左右的分子定制的。我们下一步将致力于构建模块的组合，这样我们就可以制造出选择许多不同形状和尺寸的分子的膜，Nunes说，并最终帮助使有机溶剂分离更具可持续性。

论文标题为《Molecularly-porousultrathinmembranesforhighlyselectiveorganicsolventnanofiltration》。