In this study, a thin membrane with vertically aligned mesoporous silica nanochannels was modified with long silane group molecules (E-MSTF-LTA) supported on an anodic aluminum oxide (AAO) for organic solvent nanofiltration (OSN). The ultrathin thickness, low tortuosity, ordered vertical channels and super-organophilic surface of E-MSTF-LTA endow it with an ultrahigh ethanol permeance (110 LMH/bar) over current state-of-the-art OSN membranes and a high acetone permeance of 360 LMH/bar. Furthermore, a 99% rejection of Evans blue (EB) was demonstrated, and a cut-off of approximately 660 Da was achieved. Besides, the modified Hagen-Poiseuille (HP) equation was applied to evaluate the theoretical permeance, which is consistent with the experimental results. To explore in depth the underlying principle behind the OSN performance of the vertically aligned E-MSTF-LTA membrane, the parameters, including the solvent viscosity, total Hansen solubility, solvent diameter, and solvent polarity were introduced to evaluate their influence on the permeance, while for solute transport behavior, the impact of the size exclusion effect on the solute rejection rate was examined. The results show that the viscosity is the critical factor for determining the solvent permeation, while the size exclusion effect dominates solute rejection. These findings open up a way to design next-generation vertically aligned OSN membranes and shed light on the OSN performance, both empirically and theoretically, using this system.

在这项研究中，通过将长硅烷基分子（E-MSTF-LTA）负载在阳极氧化铝（AAO）上，对具有垂直排列的中孔二氧化硅纳米通道的薄膜进行改性，以进行有机溶剂纳米过滤（OSN）。E-MSTF-LTA的超薄厚度，低曲折度，有序的垂直通道和超亲有机性的表面使其在当前最先进的OSN膜上具有超高的乙醇渗透性（110 LMH / bar）和高的丙酮渗透性360 LMH / bar。此外，证明了99％的伊文思蓝（EB）抑制率，并且达到了约660 Da的截止值。此外，采用改进的Hagen-Poiseuille（HP）方程评估理论磁导率，与实验结果相符。为了深入探讨垂直排列的E-MSTF-LTA膜OSN性能背后的基本原理，引入了包括溶剂粘度，总Hansen溶解度，溶剂直径和溶剂极性在内的参数，以评估其对渗透率的影响，对于溶质的迁移行为，研究了尺寸排阻效应对溶质排斥率的影响。结果表明，粘度是决定溶剂渗透性的关键因素，而尺寸排阻效应则是溶质排斥的主要因素。这些发现为使用该系统设计下一代垂直排列的OSN膜开辟了一条道路，并从经验和理论上揭示了OSN的性能。引入了溶剂直径和溶剂极性以评估它们对磁导率的影响，而对于溶质的传输行为，则考察了尺寸排阻效应对溶质排斥率的影响。结果表明，粘度是决定溶剂渗透性的关键因素，而尺寸排阻效应则是溶质排斥的主要因素。这些发现为使用该系统设计下一代垂直排列的OSN膜开辟了一条道路，并从经验和理论上揭示了OSN的性能。引入了溶剂直径和溶剂极性以评估它们对磁导率的影响，而对于溶质的传输行为，则考察了尺寸排阻效应对溶质排斥率的影响。结果表明，粘度是决定溶剂渗透性的关键因素，而尺寸排阻效应则是溶质排斥的主要因素。这些发现为使用该系统设计下一代垂直排列的OSN膜开辟了一条道路，并从经验和理论上揭示了OSN的性能。结果表明，粘度是决定溶剂渗透性的关键因素，而尺寸排阻效应则是溶质排斥的主要因素。这些发现为使用该系统设计下一代垂直排列的OSN膜开辟了一条道路，并从经验和理论上揭示了OSN的性能。结果表明，粘度是决定溶剂渗透性的关键因素，而尺寸排阻效应则是溶质排斥的主要因素。这些发现为使用该系统设计下一代垂直排列的OSN膜开辟了一条道路，并从经验和理论上揭示了OSN的性能。