国际能源署（IEA）的最新预测表明，全球原油需求将持续增长，预计到2030年将达到约1.02亿桶/天的历史峰值[1]。尽管正在努力实现能源转型，但全球炼油系统仍然严重依赖已有百年历史的大气和真空蒸馏工艺，面临着日益严峻的可持续性挑战。这一主要分离阶段能耗极高，约占全球能源消耗的10-15%，同时每年产生数十亿吨二氧化碳排放、大量含硫废水和氮氧化物[2, 3]。由于高能耗、大量排放和低资源效率，这种传统模式使炼油行业在全球能源转型和碳中和的推动下面临巨大压力。因此，开发低碳和清洁的分馏技术已成为可持续石油精炼的紧迫任务[4]。
为此，越来越多的研究致力于开发节能的替代分离技术。其中，基于膜的分离方法因其压力驱动的操作方式以及在常温下运行的能力而成为一种有前景的补充方案[5, 6]。值得注意的是，膜技术已经在海水淡化领域建立了成熟的大规模应用，显著降低了能耗和运营成本[7, 8, 9]，为扩展到更复杂的烃类系统提供了有力的技术范例。如果应用于原油分馏，基于膜的过程有可能降低分离能耗和相关的二氧化碳排放，考虑到原油分馏约占全球二氧化碳排放量的6%[10]。
多种新兴的膜材料在原油分馏方面展示了巨大的潜力。这些膜利用基于分子筛分和化学亲和力的分离机制，不仅能够实现基于沸点的分馏，还能按分子类别进行分离，从而克服了传统热蒸馏仅依赖挥发性差异的固有局限性[11, 12, 13, 14]。代表性的进展包括：开发含有刚性螺环结构的聚合物膜以构建稳定的微孔结构[15, 16]；通过逐步交联策略制备具有超薄、致密选择性层的不对称膜[17, 18]；将含氟胺类化合物引入超薄聚酰胺选择性层以促进非极性烃类的传输[19, 20]；以及使用弱极性亚胺键和刚性单体构建微孔膜以实现高效的烃类分离[21]。尽管这些材料的化学组成和制造方法各不相同，但它们都遵循一个共同的设计原则：精确调节聚合物链的流动性、孔隙稳定性和表面化学性质，以在复杂的原油环境中提升分离性能和操作稳定性。当前许多膜制造策略的一个关键瓶颈在于其合成复杂性，这使得大面积制造极具挑战性，并严重限制了其在工业应用中的可扩展性[22, 23]。
因此，设计出能够克服传统聚合物膜固有局限性并可通过原位界面聚合方法实现可行制造的新型膜材料仍然是一个重大挑战。最近，聚酯膜因其相对于传统聚酰胺膜的多项优势而受到广泛关注。在分子层面，酯键的较低极性降低了非极性烃类的传输阻力[24]；而扭曲的非平面单体则形成了高度互联的微孔网络，规避了聚酰胺中由于链紧密堆积导致的低孔隙连通性问题[25, 26, 27]。在稳定性方面，酯键的化学惰性使其完全耐受游离氯的侵蚀，克服了聚酰胺膜固有的氧化降解问题[28]。就表面性质而言，聚酯膜本身光滑、低能量的表面显著降低了污染物附着的驱动力，提供了优异的防有机污染和矿物结垢能力，同时也具有潜在的抗菌功能化潜力[29, 30]。值得注意的是，这种方法的工艺兼容性和可扩展性已经得到了验证。使用CTAC的界面催化聚合策略有效克服了酚类单体的低反应性，制备出了具有与商用BW30膜相当脱盐性能的致密均匀聚酯薄膜[31]。该方法也已应用于螺旋缠绕模块级别。
在这里，我们通过表面活性剂辅助的原位界面聚合方法制备了一种用于原油分馏的薄膜复合（TFC）聚芳酸酯膜。通过用酯键替代传统的聚酰胺化学结构，合理设计了聚芳酸酯的选择性层，以降低膜的极性。为了进一步调整孔隙化学性质和表面特性，引入了扭曲和氟化的单体以增强微孔性和对低极性烃类的亲和力。由于这种双重分子设计，所得膜表现出高疏水性、增强的烃类渗透性和选择性，从而实现了从实际原油中的高效烃类分离。
