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15
2026
-
09
Journal of Materials Chemistry A:分子工程化纤维素纳滤膜，让天然产物纯化更绿色
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研究背景
天然产物是医药、食品和化妆品行业的重要原料，但其传统制造依赖有机溶剂萃取及蒸馏、结晶、吸附、色谱等分离过程，存在能耗高、溶剂用量大等问题。有机溶剂纳滤（OSN）作为一种压力驱动的膜分离技术，无需加热或额外溶剂即可实现分子级分离，为天然产物的可持续纯化提供了有前景的途径。然而，基准OSN膜通常由不可再生的石油基聚合物制成，严重制约了可持续性并带来废弃处置难题。生物质资源为设计更绿色的OSN膜提供了有力工具，其中纤维素因其丰富的羟基氢键网络赋予的耐溶剂性以及链间纳米孔而备受关注。但当前纤维素膜（CMs）因纤维素链无规堆积不可避免形成大孔，导致截留率通常低于基准膜（如刚果红截留率<40%），且大孔在加压溶剂条件下易坍塌，损害分离稳定性。因此，开发精确且耐用的纤维素基溶剂过滤膜仍是一项关键挑战。
纤维素已成为一种用于天然产物可持续纯化的生物质基纳滤膜平台。然而，纤维素膜（CMs）中无规的链堆积不可避免地产生大孔，从而损害分离精度和稳定性。报道了利用单宁酸（TA）作为反应性分子调节剂对CMs进行分子工程化。通过压力驱动的渗透，TA分子由于较低的传输阻力而优先被输送到CMs的较大孔中，随后与Fe³⁺离子配位形成刚性TA-Fe配合物，局部填充这些大孔。充分的TA渗透和配位将大孔比例从76%降低至65%，同时将刚果红截留率从约39%提高至约92%，并实现了与石油基商业基准膜相当的分离效率。由TA-Fe配位增强的窄化孔结构还使其在高达20 bar的操作压力下以及连续过滤30天期间保持稳定性能。当应用于模型对香豆酸/叶绿素乙醇混合物时，优化后的膜实现了91%的脱色率，同时将对香豆酸纯度从50%提高至90%。这种分子工程策略为开发促进自然资源可持续利用的绿色分离膜开辟了新途径。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/rxi_c151vYi2slBMpM4boA
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