近日，生物质化学工程与机能材料团队在再生纤维素有机溶剂纳滤膜方面取得进展，相关研究成果以“Regenerated cellulose membranes for efficient separation of organic mixtures”为题发表在Separation and Purification Technology（中科院一区Top期刊，IF=8.6），论文第一作者为2021级硕士生宋子凡，论文通讯作者为游昕达副教授、廖益强副教授和黄彪教授，福建农林大学为第一作者单位和通讯作者单位。课题组在读研究生陈冉、罗珊、王美杰，本科毕业生余汪洋及宁波市计量院袁锦秋博士、闽江学院林凤采博士亦参与本工作，中科院高能物理研究所曹兴忠研究员在正电子湮灭寿命谱表征方面给予了技术支持。

有机混合物分离是石油化工、食品加工、制药等行业实现高值产品利用和废溶剂回收的重要过程。传统热驱动蒸馏技术虽被广泛用于有机混合物分离，但溶剂相变过程需消耗大量能源，并可能导致热敏性组分被破坏以及挥发性有机物排放。有机溶剂纳滤（Organic solvent nanofiltration，简称OSN）是一种基于渗透选择膜的无相变分离技术，允许较小的溶剂分子（小于100 Da）透过而截留较大的溶质分子（100~ 1000 Da），具有较高的分离精度，但开发绿色、可持续的耐溶剂膜材料仍具挑战。

纤维素是地球上最丰富的生物质资源之一，在该研究中，团队以天然木浆为原材料，选用离子液体作为溶剂，通过相转化法制备了系列再生纤维素膜，并系统研究了其在OSN过程中对有机分子的传质性能。优化的纤维素膜对乙醇渗透通量达~ 30 L m^-2 h^-1 bar^-1，超过了目前最先进的聚合物膜，并在错流过滤中表现出长期稳定性，其对阿利新蓝的截留率能够长时间稳定在99%左右。当用于混合溶质分离时，纤维素纳滤膜对阿利新蓝/利福平和阿利新蓝/四环素混合物的分子选择性分别高达294和68。本研究表明，通过利用再生纤维素等可持续材料制备高性能耐溶剂纳滤膜，有望实现高效、节能和环境友好的有机混合物分离过程。

图1. 用于有机混合物分离的再生纤维素膜示意图

本研究得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金、福建省科技计划项目、福建省科技创新重点项目和福建农林大学杰出青年科研人才计划项目资助。

   原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586623020269