薄膜複合ポリアミド膜の構造と性能を調整するための中間膜の構築。レビュー

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Adv Colloid Interface Sci.2020 Jun;282:102204. S0001-8686(20)30291-8. doi: 10.1016/j.cis.2020.102204.Epub 2020-06-27.

薄膜複合ポリアミド膜の構造と性能を調整するための中間膜の構築。レビュー

Constructing interlayer to tailor structure and performance of thin-film composite polyamide membranes: A review.

Ruobin Dai
Jiayi Li
Zhiwei Wang

PMID: 32650145 DOI: 10.1016/j.cis.2020.102204.

抄録

ポリアミド（PA）化学に基づく薄膜複合膜（TFC）構造膜は、水質浄化と淡水化のためのナノろ過と逆浸透膜ベースの技術のゴールドスタンダードです。多孔質基材とPA層の間に中間膜を構築することは、従来のTFC PA膜で一般的に遭遇する透過性と選択性の間のユビキタスなトレードオフに対処するための有望な戦略です。界面重合プロセスの精密な制御が可能になったことで、TFC PA膜の構造と性能を調整することが可能になった。本レビューでは、中間膜を介したTFC PA膜の最近の進歩を批判的にまとめた。まず、IPプロセスとPA構造を制御する層間膜のメカニズムについて、利用可能な文献に基づいて議論する。また、3種類の中間膜(有機膜,ナノ材料,ナノコンポジット中間膜)をベースにした新しいTFC PA膜の構造と性能を体系的にレビューした。最後に、層間膜をベースとしたTFC PA膜の展望と今後の取り組みについて提案した。このレビューは、海水淡水化や水質浄化のための層間膜を媒介とした先進的な膜の合理的な設計に関する包括的な理解と有用な指針を提供している。

Thin-film composite (TFC) structured membranes based on polyamide (PA) chemistry is the gold standard of nanofiltration and reverse osmosis-based technologies for water purification and desalination. Constructing interlayer between porous substrate and PA layer is a promising strategy to address the ubiquitous trade-off between permeability and selectivity, which is typically encountered by conventional TFC PA membranes. The progress in the interlayer benefits the precise control of interfacial polymerization process, which therefore can tailor the structure and performance of advanced TFC PA membranes. This review critically summarizes the recent advances in TFC PA membranes mediated by interlayer. The mechanisms of interlayer regulating the IP process and PA structure are first discussed based on available literature. Structure and performance of novel TFC PA membranes based on three kinds of interlayers, i.e., organic coatings, nanomaterial and nanocomposite interlayers, are systematically reviewed. Finally, perspectives and future efforts needed are proposed for interlayer based TFC PA membranes. This review offers comprehensive understanding and useful guidance on the rational design of advanced membranes mediated by interlayers for desalination and water purification.