Enhancing dispersibility of nanofiller via polymer-modification for preparation of mixed matrix membrane with high CO2 separation performance

渗透 聚合物 化学工程 材料科学 气体分离 选择性 表面改性 共价键 多孔性 基质(化学分析) 化学 复合材料 有机化学 催化作用 工程类 生物化学
作者
Weifan Wang,Ye Yuan,Fei Shi,Qinghua Li,Song Zhao,Jixiao Wang,Menglong Sheng,Zhi Wang
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier]
卷期号:683: 121791-121791 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2023.121791
摘要

Mixed matrix membrane (MMM) is now emerging as a viable and promising option for industrial separation processes due to its combination of the benefits of polymers and porous nanofillers. However, the aggregation of nanofillers at high concentrations hinders the development of MMM. Here, we introduce a simple polymeric surface post-modification method by covalently bonding polyvinylamine (PVAm) to prepare polymer-modified Schiff base network-1 (SNW-1) called SNW-P. Adjusting the post-modification time improved the dispersibility of SNW-P. Compared to SNW-1, MMMs with SNW-P4H as nanofiller achieved a significantly high CO2 permeance of 3092 GPU as well as the CO2/N2 selectivity of 184 at the feed gas pressure of 0.2 MPa, which obviously surpasses the current limit enumerated by 2019. Additionally, for CO2/CH4 and CO2/H2 separation, the optimized membrane also exhibits excellent CO2 permeance. With low-cost raw materials and superior properties, the membrane created in our research has good potential for large-scale applications.
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