近日，我校材料與化學化工學部靳健教授課題組在《自然-水》（Nature Water）上，發表了題為“Sustainable polyester thin films for membrane desalination developed through interfacial catalytic polymerization”的研究論文。
該論文針對傳統的聚酰胺反滲透膜依賴于有毒胺單體（如間苯二胺）帶來的健康風險問題，提出采用天然多酚化合物作為單體的新型聚酯反滲透膜。論文以蘇州大學為第一及通訊署名單位發表。第一作者為我校博士研究生劉瑩，通訊作者為我校靳健和朱玉長教授。
圖： 以單寧酸為單體的聚酯反滲透膜的制備過程示意圖及結構表征
此項研究首要創新點在于用單寧酸（TA，一種可從植物中廣泛提取的酚類物質）取代傳統有毒的間苯二胺（MPD）來制備反滲透膜材料。與MPD單體相比，單寧酸的反應活性較低，無法通過傳統的界面聚合形成致密、無缺陷的脫鹽層。為了克服傳統反滲膜制備過程中由于MPD單體毒性所帶來的一系列安全和環境風險，靳健教授團隊創新性的提出了界面催化聚合，大幅提升天然多酚類化合物或多羥基化合物在界面聚合反應過程中的活性，成功制備出脫鹽性能可以媲美商用苦咸水脫鹽用反滲透膜材料。
研究團隊在水相溶液中引入了十六烷基三甲基氯化銨（CTAC）。CTAC分子中季銨鹽基團通過其Lewis酸性質有效催化酚羥基與酰氯之間的反應。同時CTAC兼具表面活性，使得 TA 在界面局部富集。通過CTAC的表面活性和催化作用，最終形成平滑且高交聯度的聚酯反滲透膜。通過分子動力學模擬（MD）以及中性分子截留測試，顯示界面催化聚合（ICP）制備聚酯反滲透膜其平均孔徑約0.4nm，遠小于傳統界面聚合制備的聚酯分離膜（平均孔徑~1nm）。此外，通過ICP方法制備的聚酯反滲透膜表面光滑平整，具有十分優異的抗污染性能。在循環過濾過程中，經簡單的純水清洗即可實現膜表面的污染物的去除和膜面的再生，膜通量恢復率達到97%。與此相比，傳統的聚酰胺反滲透通量恢復率不到40%。
該研究為反滲透膜材料的“綠色”制備革新技術提供了強力助推。在全球水需求持續增長的大背景下，引入無毒、生物可降解的新型膜材料，將能有效緩解傳統膜材料在生產以及使用過程中的風險，或將推動學術和工業界設計更多性能優異、成本可控且環境友好的下一代分離膜，為水資源可持續利用提供新思路。
