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Aqueous Phase Separation of Responsive Copolymers for Sustainable and Mechanically Stable Membranes.
ACS Applied Polymer Materials ( IF 5 ) Pub Date : 2020-03-06 , DOI: 10.1021/acsapm.0c00119 Wouter M Nielen 1 , Joshua D Willott 1 , Wiebe M de Vos 1
ACS Applied Polymer Materials ( IF 5 ) Pub Date : 2020-03-06 , DOI: 10.1021/acsapm.0c00119 Wouter M Nielen 1 , Joshua D Willott 1 , Wiebe M de Vos 1
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Membranes are often used in environmentally friendly applications and as a sustainable alternative to conventional processes. Unfortunately, the vast majority of polymeric membranes are produced via an unsustainable and environmentally unfriendly process that requires large amounts of harsh reprotoxic chemicals such as N-methyl-2-pyrrolidinone and dimethylformamide. In this work, we investigate an aqueous phase separation (APS) system that uses weak polyelectrolytes, whose charge is dependent on the pH (weak polyelectrolytes), to produce membranes. Specifically the copolymer polystyrene-alt-maleic acid (PSaMA) is used. PSaMA contains responsive monomers, required for APS, and also unresponsive hydrophobic monomers that provide mechanical stability to the resultant membranes. This work demonstrates that by controlling the precipitation of PSaMA, it is possible to prepare a wide range of membranes; from microfiltration membranes capable of treating oily waste water to dense nanofiltration-type membranes with excellent micropollutant retentions and high mechanical stability. While similar materials in prior work could only withstand 4 bar, the membranes presented here demonstrate stable operation up to 20 bar. The only solvents used in this APS system are water and the green solvent acetic acid, thus making our APS process significantly more sustainable and environmentally friendly as compared to the conventional membrane fabrication methods.
中文翻译:
可持续和机械稳定膜的响应型共聚物的水相分离。
膜常用于环保应用中,并作为传统工艺的可持续替代品。不幸的是,绝大多数聚合物膜是通过不可持续且对环境不友好的方法生产的,该方法需要大量的刺激性强毒性化学药品,例如N-甲基-2-吡咯烷酮和二甲基甲酰胺。在这项工作中,我们研究了使用弱聚电解质(其电荷取决于pH值(弱聚电解质))的水相分离(APS)系统来生产膜。具体地,使用共聚物聚苯乙烯-马来酸(PSaMA)。PSaMA包含APS所需的反应性单体,以及为所得膜提供机械稳定性的无反应性疏水性单体。这项工作表明,通过控制PSaMA的沉淀,可以制备各种各样的膜;从能够处理含油废水的微滤膜到具有出色的微污染物截留率和高机械稳定性的致密纳滤型膜。尽管先前工作中的类似材料只能承受4 bar的压力,但此处介绍的膜在高达20 bar的压力下仍能稳定运行。该APS系统中使用的唯一溶剂是水和绿色溶剂乙酸,因此,与传统的膜制造方法相比,我们的APS工艺明显更具可持续性和环境友好性。尽管先前工作中的类似材料只能承受4 bar的压力,但此处介绍的膜在高达20 bar的压力下仍能稳定运行。该APS系统中使用的唯一溶剂是水和绿色溶剂乙酸,因此,与传统的膜制造方法相比,我们的APS工艺明显更具可持续性和环境友好性。尽管先前工作中的类似材料只能承受4 bar的压力,但此处介绍的膜在高达20 bar的压力下仍能稳定运行。该APS系统中使用的唯一溶剂是水和绿色溶剂乙酸,因此,与传统的膜制造方法相比,我们的APS工艺明显更具可持续性和环境友好性。
更新日期:2020-04-23
中文翻译:
可持续和机械稳定膜的响应型共聚物的水相分离。
膜常用于环保应用中,并作为传统工艺的可持续替代品。不幸的是,绝大多数聚合物膜是通过不可持续且对环境不友好的方法生产的,该方法需要大量的刺激性强毒性化学药品,例如N-甲基-2-吡咯烷酮和二甲基甲酰胺。在这项工作中,我们研究了使用弱聚电解质(其电荷取决于pH值(弱聚电解质))的水相分离(APS)系统来生产膜。具体地,使用共聚物聚苯乙烯-马来酸(PSaMA)。PSaMA包含APS所需的反应性单体,以及为所得膜提供机械稳定性的无反应性疏水性单体。这项工作表明,通过控制PSaMA的沉淀,可以制备各种各样的膜;从能够处理含油废水的微滤膜到具有出色的微污染物截留率和高机械稳定性的致密纳滤型膜。尽管先前工作中的类似材料只能承受4 bar的压力,但此处介绍的膜在高达20 bar的压力下仍能稳定运行。该APS系统中使用的唯一溶剂是水和绿色溶剂乙酸,因此,与传统的膜制造方法相比,我们的APS工艺明显更具可持续性和环境友好性。尽管先前工作中的类似材料只能承受4 bar的压力,但此处介绍的膜在高达20 bar的压力下仍能稳定运行。该APS系统中使用的唯一溶剂是水和绿色溶剂乙酸,因此,与传统的膜制造方法相比,我们的APS工艺明显更具可持续性和环境友好性。尽管先前工作中的类似材料只能承受4 bar的压力,但此处介绍的膜在高达20 bar的压力下仍能稳定运行。该APS系统中使用的唯一溶剂是水和绿色溶剂乙酸,因此,与传统的膜制造方法相比,我们的APS工艺明显更具可持续性和环境友好性。