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Tailoring the selectivity of quasi-PIMs nanofiltration membrane via molecular flexibility of acyl chloride monomers for desalination from dye effluents

纳滤 海水淡化 界面聚合 单体 聚酰胺 氯化物 化学 化学工程 反渗透 选择性 材料科学 色谱法 高分子化学 有机化学 聚合物 工程类 生物化学 催化作用
作者
Jing Dou,J. Han,Saisai Lin,Zhifu Qi,Feipeng Huang,Xiangdong Feng,Zhikan Yao,Jing Wang,Lin Zhang
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier]
卷期号:671: 121382-121382 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2023.121382
摘要

Nanofiltration is a promising technology to recover dye from textile wastewater with highly saline for sustainable resource recovery. However, it is difficult for the conventional piperazine-based nanofiltration membranes, which usually have a tight polyamide matrix structure, to precisely separate dye and salt in wastewater. In this study, 5,5,6’,6’-tetrahydroxy-3,3,3’,3’-tetramethyl spirobisindane (TTSBI) with rigidly contorted structure has been used instead of piperazine as aqueous-phase monomer to fabricate polyarylate (PAT) nanofiltration membranes with quasi-PIMs structure via interfacial polymerization (IP) with three types of acyl chloride, i.e., rigid trimesoyl chloride (TMC), short-chain glutaryl chloride (GC) and long-chain sebacoyl dichloride (SDC). The contorted structure of TTSBI introduces extra microporosity in nanofiltration membranes, and the differentia of three acyl chlorides in molecular flexibility further endows with tailoring the stacking density of as-formed PAT networks. The PAT NF membranes thereby exhibited high permeability and tunable size-selectivity in desalination from dye effluent. Among these PAT membranes, TTSBI-TMC membranes had the highest water flux of 480.5 LMH, nearly 7-fold increase compared traditional PA NF membranes, whereas TTSBI-SDC membranes had the highest dye rejection of 97.4%, and TTSBI-GC membrane had the relatively balanced dye desalination performance with high rejection 95.4% for Congo Red and 8.3% for NaCl accompanied by high flux of 402.4 LMH. Therefore, this study provides a new prospective for the fabrication of highly permeable nanofiltration membranes for precise separation.
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