Multifunctional thin-film nanocomposite membranes comprising covalent organic nanosheets with high crystallinity for efficient reverse osmosis desalination

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作者
Lei Xu,Baotian Shan,Congjie Gao,Jia Xu
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier]
卷期号:593: 117398-117398 被引量:92
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2019.117398
摘要

Covalent Organic Frameworks (COFs) are of significant interest as promising crystalline building blocks for molecular separation due to their abundance of permanent, well-defined and size-selective micro-channels. However, thus far, the implementation of COFs-based membranes is limited by their poor scalability and impossibility of bridging the gap from molecular to ion separation. Herein, a novel thin-film nanocomposite (TFN) membrane comprising regular COFs nanosheets (CONs) with high crystallinity able to achieve an excellent H2O/NaCl selectivity is presented, accompanied with simultaneously over three times improvement on water permeability. The effectiveness of CONs cross-linked into polyamide matrix on hindering NaCl solubility and diffusivity is confirmed from both solution-diffusion mechanism and nanochannel-confined transport mechanism. Thanks to the protection of CONs with secondary amide linkages and strong steric hindrance from ortho- and meta-positioned methyl groups, the TFN membranes yield outstanding chlorine resistance of 18000 ppm h via inhibition of N-chlorination and ring-chlorination reaction. In addition, CONs incorporation also endows the TFN membranes with excellent anti-bacterial efficiency up to 99.8%. Our CONs-based membranes pave a new way towards the multifunctional composite membrane materials for highly efficient clean energy and environmental sustainability.
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