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Influence of solvent, Lewis acid–base complex, and nanoparticles on the morphology and gas separation properties of polysulfone membranes
Polymer Engineering and Science ( IF 3.2 ) Pub Date : 2021-05-06 , DOI: 10.1002/pen.25708 Saeid Maghami 1 , Morteza Sadeghi 1 , Samaneh Baghersad 1 , Beatriz Zornoza 2
Polymer Engineering and Science ( IF 3.2 ) Pub Date : 2021-05-06 , DOI: 10.1002/pen.25708 Saeid Maghami 1 , Morteza Sadeghi 1 , Samaneh Baghersad 1 , Beatriz Zornoza 2
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A series of polysulfone (PSF) membranes were prepared using different solvents: dimethylformamide (DMF), tetrahydrofuran, dimethylacetamide, and n-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The PSF membrane prepared by NMP showed the highest gas permeability. The influence of propionic acid as a Lewis acid on gas separation properties of the PSF was explored. The PSF membrane prepared by the casting solution containing 25 wt% PSF, 35 wt% propionic acid, and 40 wt% NMP showed a superior gas separation performance. The gas permeation measurements indicated that incorporating 30 wt% γ-alumina nanoparticles into the PSF matrix resulted in about the respective 43% and 41% increase in CO2 and O2 permeability together with a rise in CO2/CH4 and O2/N2 selectivities (13% and 7%, respectively). Furthermore, by rearranged modified Maxwell model, the role and nature of the interfacial layer in the PSF-based mixed matrix membranes were mathematically analyzed considering a reduced permeability factor.
中文翻译：
溶剂、路易斯酸碱复合物和纳米颗粒对聚砜膜形貌和气体分离性能的影响
使用不同的溶剂制备了一系列聚砜 (PSF) 膜：二甲基甲酰胺 (DMF)、四氢呋喃、二甲基乙酰胺和 n-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP)。NMP 制备的 PSF 膜表现出最高的透气性。研究了丙酸作为路易斯酸对 PSF 气体分离性能的影响。由含有25wt%PSF、35wt%丙酸和40wt%NMP的流延溶液制备的PSF膜表现出优异的气体分离性能。气体渗透测量表明，将 30 wt% 的 γ-氧化铝纳米颗粒掺入 PSF 基质导致 CO 2和 O 2渗透率分别增加约 43% 和 41% ，同时 CO 2 /CH 4和 O 增加2 /N 2选择性（分别为13%和7%）。此外，通过重新排列的修正 Maxwell 模型，考虑到渗透系数降低，对基于 PSF 的混合基质膜中界面层的作用和性质进行了数学分析。
更新日期：2021-07-09
中文翻译：
溶剂、路易斯酸碱复合物和纳米颗粒对聚砜膜形貌和气体分离性能的影响
使用不同的溶剂制备了一系列聚砜 (PSF) 膜：二甲基甲酰胺 (DMF)、四氢呋喃、二甲基乙酰胺和 n-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP)。NMP 制备的 PSF 膜表现出最高的透气性。研究了丙酸作为路易斯酸对 PSF 气体分离性能的影响。由含有25wt%PSF、35wt%丙酸和40wt%NMP的流延溶液制备的PSF膜表现出优异的气体分离性能。气体渗透测量表明，将 30 wt% 的 γ-氧化铝纳米颗粒掺入 PSF 基质导致 CO 2和 O 2渗透率分别增加约 43% 和 41% ，同时 CO 2 /CH 4和 O 增加2 /N 2选择性（分别为13%和7%）。此外，通过重新排列的修正 Maxwell 模型，考虑到渗透系数降低，对基于 PSF 的混合基质膜中界面层的作用和性质进行了数学分析。
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