非溶媒誘発性誘導相分離プロセスを介して、セルローストライアセテートの多孔質基質によって支持された薄膜複合前浸透膜の調製と特性

多孔質基質は、薄膜複合筋浸透（TFC-FO）膜を構築する上で重要な役割を果たします。これまで、TFC-FO膜の形態と性能は、一般に非溶媒誘導相分離（NIP）または熱的に誘導された位相分離（TIPS）プロセスによって製造される多孔質基質によって大幅に制限されています。ここでは、新規TFC-FO膜がセルローストライアセテート（CTA）多孔質基質を使用して成功裏に製造されており、非溶媒誘発性誘導相分離（N-TIPS）プロセスを使用して調製されます。CTA多孔質基質の細孔構造、透過性、および機械的特性は、N-TIPSプロセス（CTAN-TIPS）を介して慎重に調査されています。NIPおよびチッププロセスを介したものと比較して、CTAN-TIPS基板は滑らかな表面と相互接続された細孔と指のようなマクロポアを組み合わせた断面を示し、最大の水流と最高の機械的特性をもたらします。界面重合後、得られたTFC-FO膜は、その形態と固有の輸送特性の観点から特徴付けられます。CTAN-TIPS基板で支持されているTFC-FO膜は、結節性とワーム様構造でいっぱいの薄いポリアミドフィルムを提供し、高透過性と選択性を備えたFO膜に恵まれます。さらに、CTAN-TIPS基板で支持されたTFC-FO膜は、低い内部濃度偏光効果を示しています。この作業では、全体的なパフォーマンスが良好なTFC-FO膜の準備に関する新しい洞察を提案しています。

A porous substrate plays an important role in constructing a thin-film composite forward osmosis (TFC-FO) membrane. To date, the morphology and performance of TFC-FO membranes are greatly limited by porous substrates, which are commonly fabricated by non-solvent induced phase separation (NIPS) or thermally induced phase separation (TIPS) processes. Herein, a novel TFC-FO membrane has been successfully fabricated by using cellulose triacetate (CTA) porous substrates, which are prepared using a nonsolvent-thermally induced phase separation (N-TIPS) process. The pore structure, permeability, and mechanical properties of CTA porous substrate are carefully investigated via N-TIPS process (CTAN-TIPS). As compared with those via NIPS and TIPS processes, the CTAN-TIPS substrate shows a smooth surface and a cross section combining interconnected pores and finger-like macropores, resulting in the largest water flux and best mechanical property. After interfacial polymerization, the obtained TFC-FO membranes are characterized in terms of their morphology and intrinsic transport properties. It is found that the TFC-FO membrane supported by CTAN-TIPS substrate presents a thin polyamide film full of nodular and worm-like structure, which endows the FO membrane with high water permeability and selectivity. Moreover, the TFC-FO membrane supported by CTAN-TIPS substrate displays a low internal concentration polarization effect. This work proposes a new insight into preparing TFC-FO membrane with good overall performance.