我國科研團隊在聚酰胺復合膜結構調控方面取得新進展

    4月25日，記者從中國科學院青島生物能源與過程研究所獲悉，該所江河清研究員帶領的膜分離與催化研究組在聚酰胺復合膜結構調控方面取得新進展，相關科學研究成果發表在《美國化學會－應用材料與界面》（《ACS Applied Materials & Interfaces》）期刊上（ACS Appl. Mater. Inter., DOI: 10.1021/acsami.1c03737）。

    膜分離技術因其具有占地面積小、操作簡單等優點，在海水淡化及CO2捕獲領域得到廣泛應用。界面聚合法制備的聚酰胺復合膜因為制膜過程簡單、成本低而備受關注。

    聚酰胺復合膜的表面形貌及微結構對其分離性能具有重要影響，研究表明聚酰胺復合膜的界面聚合過程受擴散控制，由于目前缺乏對單體擴散的控制策略，使分離層厚度及微結構難以有效調控。

    針對上述問題，江河清研究員帶領的膜分離與催化研究組研究發現在多孔基底表面引入氧化石墨烯作為過渡層，可以調控界面聚合過程和聚酰胺活性層微結構，開發出結構均勻且致密的聚酰胺復合膜，該復合膜在正滲透過程中呈現出較高的滲透性能和分離選擇性（Chem. Eng. J., 2021, 412, 128607）。

    焦成麗?供圖

    近日，該研究組將納米Zr基金屬有機框架化合物（metal-organic framework，MOF）引入到界面聚合的前驅液有機胺水相中，利用MOF與有機胺單體的相互作用控制有機胺單體在水相中的擴散速率和水相-油相界面聚合過程，進而調控聚酰胺分離層的厚度及表面結構，開發出分離層厚度為145 nm，且具有特殊納米條紋“圖靈”結構的聚酰胺復合膜。該復合膜的CO2/CH4分離因子達到58，CO2滲透率為27 GPU，有望用于CO2捕獲及沼氣純化領域。