Polimerización Interfacial Confinada Regulada por Difusión para la Ingeniería de Poros Precisa en Membranas de Ultrafiltración Ajustadas

La separación selectiva de pequeñas moléculas orgánicas de aguas residuales de alta salinidad sigue siendo un desafío debido al intercambio entre el rechazo orgánico y la permeabilidad a sales en los procesos de membrana convencionales. Las membranas de ultrafiltración ajustadas (TUF), con tamaños de poro ajustables por debajo de 10 nm, proporcionan una ventana estructural prometedora para superar esta limitación. En este trabajo, se propone una estrategia de polimerización interfacial confinada habilitada por anclaje de monómero en fase acuosa para la regulación precisa de poros en membranas TUF. Se emplea un D-sorbitol altamente hidrofílico como monómero de fase acuosa, cuyas fuertes interacciones de enlace de hidrógeno con el agua ralentizan la difusión interfacial y confinan la polimerización predominantemente dentro de los poros de la membrana, permitiendo la formación in situ de poliéster y el estrechamiento del tamaño de poro. Las simulaciones de dinámica molecular revelan el mecanismo de confinamiento regulado por difusión. La membrana resultante exhibe un tamaño promedio de poro de 1.69 nm (radio) y logra un alto factor de separación de 239.54 para rojo Congo/NaCl, con eficiencias de rechazo que superan el 90% para bacitracina y clorhidrato de tetraciclina. Además, mantiene >99.0% de rechazo de rojo Congo después de 96 horas de exposición a hipoclorito de sodio y muestra excelente propiedad antifouling, beneficiándose de la estructura multi-hidroxilo y estérica del D-sorbitol. Este trabajo establece un paradigma de polimerización interfacial regulada por difusión para la separación orgánica-sal de alto rendimiento. • La polimerización interfacial confinada permite un control preciso de los poros en membranas TUF. • El anclaje por enlaces de hidrógeno regula la difusión y confina el crecimiento del polímero en los poros. • Se logró un tamaño de poro de 3.58 nm y un factor de selectividad de 239.54 para CR/NaCl. • La impedancia estérica y los enlaces éster aseguran resistencia al cloro y antifouling.