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145納米分離層且具有特殊納米條紋“圖靈”結(jié)構(gòu)的聚酰胺復(fù)合膜問世

2021-05-13 14:08:48 來源：《中國(guó)科學(xué)報(bào)》

中科院青島生物能源與過程研究所研究員江河清帶領(lǐng)的膜分離與催化研究組開發(fā)出分離層厚度為145納米，且具有特殊納米條紋“圖靈”結(jié)構(gòu)的聚酰胺復(fù)合膜。相關(guān)成果近日發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)—應(yīng)用材料與界面》。

膜分離技術(shù)因占地面積小、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在海水淡化及二氧化碳捕獲領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。界面聚合法制備的聚酰胺復(fù)合膜因制膜過程簡(jiǎn)單、成本低廉而備受關(guān)注。聚酰胺復(fù)合膜的表面形貌及微結(jié)構(gòu)對(duì)其分離性能具有重要影響，研究表明聚酰胺復(fù)合膜的界面聚合過程受擴(kuò)散控制。然而，目前缺乏對(duì)單體擴(kuò)散的控制策略，使分離層厚度及微結(jié)構(gòu)難以有效調(diào)控。

針對(duì)上述問題，研究團(tuán)隊(duì)研究后發(fā)現(xiàn)，在多孔基底表面引入氧化石墨烯作為過渡層，可以調(diào)控界面聚合過程和聚酰胺活性層微結(jié)構(gòu)，開發(fā)出結(jié)構(gòu)均勻且致密的聚酰胺復(fù)合膜，該復(fù)合膜在正滲透過程中呈現(xiàn)出較高的滲透性和分離選擇性。

近日，該研究組將納米鋯基金屬有機(jī)框架化合物（MOF）引入界面聚合的前驅(qū)液有機(jī)胺水相中，利用MOF與有機(jī)胺單體的相互作用，控制有機(jī)胺單體在水相中的擴(kuò)散速率和水相—油相界面聚合過程，進(jìn)而調(diào)控聚酰胺分離層的厚度及表面結(jié)構(gòu)，開發(fā)出分離層厚度為145納米、具有特殊納米條紋“圖靈”結(jié)構(gòu)的聚酰胺復(fù)合膜。該復(fù)合膜的二氧化碳/甲烷分離因子達(dá)到58，二氧化碳滲透率為27GPU，有望用于二氧化碳捕獲及沼氣純化領(lǐng)域。

標(biāo)簽：納米分離層條紋聚酰胺復(fù)合膜