Déchiffrer la relation structure‐performance des membranes de nanofiltration par solvant organique en polyamide via le contrôle synergique de la géométrie et de la fonctionnalité des monomères

RÉSUMÉ Élucider la relation structure‐performance des nanofilms de polyamide (PA) à partir de la structure des monomères est essentiel pour faire progresser les membranes de nanofiltration par solvant organique (OSN). Cependant, la plupart des efforts étaient axés sur la structure moléculaire isolée, manquant de contrôle structurel systématique et de directives rationnelles pour la fabrication des membranes. Dans cette étude, nous avons employé une stratégie de conception basée sur un réseau en sélectionnant des monomères d'amines aromatiques avec différentes configurations et fonctionnalités afin de construire des nano-réseaux de PA. Des variations dans la géométrie des monomères et un encombrement stérique accru ont dirigé la croissance topologique du réseau polymérique et ont supprimé l'empilement dense des chaînes de PA, ce qui a amélioré la porosité et la perméance au solvant des membranes. Pendant ce temps, la taille des pores de la membrane peut être modifiée davantage pour correspondre au soluté cible en ajustant la fonctionnalité des monomères. Ces idées ont établi une relation structure‐performance à échelle croisée de la structure du monomère à la microstructure du réseau et finalement à la performance de la membrane. La membrane composite à film mince (TFC) optimisée, fabriquée avec un monomère trifonctionnel en forme d'étoile (tris (4-aminophényl) amine, TAPA), a montré une permselectivité exceptionnelle, avec une perméance au méthanol de 13,96 L m −2 h −1 bar −1 et un rejet de photosensibilisateurs de 99,38%. La membrane TFC‐TAPA a atteint une efficacité d'enrichissement 20 fois supérieure pour les photosensibilisateurs par rapport à une membrane OSN commerciale. Ce travail fournit des idées et des orientations au niveau moléculaire pour la conception rationnelle de membranes OSN à haute performance grâce au contrôle de la géométrie et de la fonctionnalité des monomères.