Rationally designed fluorinated aromatic polyamide membrane for stable air dehumidification

聚酰胺 水解 化学工程 渗透 高分子化学 化学 酰胺 聚合物 气体分离 膜结构 材料科学 有机化学 生物化学 工程类
作者
Xiaowei Zhou,Yuchen Zhang,Guolong Huo,Zhiguang Zhang,Junhao Xin,Shuanyan Kang,Zhenggong Wang,Nanwen Li
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier]
卷期号:687: 122042-122042 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2023.122042
摘要

Membrane based dehumidification technology has attracted wide attention. The anti-hydrolytic property of the membrane holds a significant role in its long-term operation in a wet environment. Herein, a series of fluorinated aromatic polyamides (FPA) are first proposed for stable air-dehumidification. Amide bond offers superior hydrolytic stability over chemical bond in the present dehumidification membrane. The deliberately introduced bulky fluorinated group (-CF3) increases the water permeability and enhances the anti-hydrolytic property of the FPA membranes. The membrane separation performance and membrane stability are further tuned by adjusting the molar ratio of para- and meta-amide groups to optimize the intermolecular forces and polymer chain arrangement, which is verified by the refractive index data and wide-angle X-ray diffraction results. The obtained co-FPA membranes exhibit tunable gas and water vapor permeation properties. With increasing para-amide group content, the gas and water vapor permeability of copolyamides gradually decreases and the selectivity of H2O/N2 increases. Meanwhile, the hydrolytic stability of the co-FPA membranes increases with the increase of TPC content as verified by 1H NMR, GPC, and mechanical property tests. Among these co-FPA membranes, the co-FPA-70 membrane exhibits the most excellent hydrolytic stability. The membrane shows almost no change in 1H NMR spectra and 97% retention of tensile strength after 5000 h of hydrolysis reaction. In the meanwhile, it shows excellent separation stability with a water vapor permeability retention of 74% during long-term hydrolysis aging operation. This study demonstrates the great potential of polyamide for the fabrication of dehumidification membranes with high hydrolysis resistance.
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