4月25日,记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所获悉,该所江河清研究员领导的膜疏散与催化研究组在聚酰胺复合膜结构调控方面取得新进展,相关科学研究结果发表在《美国化学会-应用质料与界面》(《ACS Applied Materials & Interfaces》)期刊上(ACS Appl. Mater. Inter., DOI: 10.1021/acsami.1c03737)。
膜疏散技术因其具有占地面积小、操作简单等优点,在海水淡化及CO2捕捉领域得到广泛应用。界面聚合法制备的聚酰胺复合膜因为制膜过程简单、成本低而备受关注。
聚酰胺复合膜的外貌形貌及微结构对其疏散性能具有重要影响,研究表明聚酰胺复合膜的界面聚合过程受扩散控制,由于目前缺乏对单体扩散的控制计谋,使疏散层厚度及微结构难以有效调控。
针对上述问题,江河清研究员领导的膜疏散与催化研究组研究发现在多孔基底外貌引入氧化石墨烯作为过渡层,可以调控界面聚合过程和聚酰胺活性层微结构,开发出结构均匀且致密的聚酰胺复合膜,该复合膜在正渗透过程中泛起出较高的渗透性能和疏散选择性(Chem. Eng. J., 2021, 412, 128607)。
近日,该研究组将纳米Zr基金属有机框架化合物(metal-organic framework,MOF)引入到界面聚合的前驱液有机胺水相中,利用MOF与有机胺单体的相互作用控制有机胺单体在水相中的扩散速率和水相-油相界面聚合过程,进而调控聚酰胺疏散层的厚度及外貌结构,开发出疏散层厚度为145 nm,且具有特殊纳米条纹“图灵”结构的聚酰胺复合膜。该复合膜的CO2/CH4疏散因子到达58,CO2渗透率为27 GPU,有望用于CO2捕捉及沼气纯化领域。