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多孔質タンパク質集合体を用いて形成されたハニカム状ポリアミド膜からの超高速イオンふるい分け
Ultrafast Ion Sieving from Honeycomb-like Polyamide Membranes Formed Using Porous Protein Assemblies.
PMID: 32628856 DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c01350.
抄録
薄膜複合ポリアミド膜の商業的成功にもかかわらず、製品の水質を劣化させることなくポリアミド膜の水透過性をさらに向上させることは大きな課題として残されている。ここでは、タバコモザイクウイルス（TMV）多孔質タンパク質ナノシート被覆精密ろ過膜支持体から形成される、新規な3次元ハニカム状の空間構造を有する界面重合ポリアミドナノろ過膜の作製について報告する。均一な細孔と適切な親水性を持つTMVナノシートが支持体膜の細孔内に堆積することで、モノマーが均一に分布した局所的な水と油の反応界面の構築が容易になり、膜の空洞の形状をコピーした空間構造を持つ欠陥のないポリアミド層の形成を誘導することができます。このような3次元モフォロジーは、超高比表面積を有しており、これまでにない84L m h barという高い膜透過率、98％という高いMgSO阻止率、89％という高い一価・二価イオンふるい分け選択性を実現しています。
Despite the commercial success of thin film composite polyamide membranes, further improvements to the water permeation of polyamide membranes without degradation in product water quality remain a great challenge. Herein, we report the fabrication of an interfacially polymerized polyamide nanofiltration membrane with a novel 3D honeycomb-like spatial structure, which is formed from a tobacco mosaic virus (TMV) porous protein nanosheet-coated microfiltration membrane support. TMV nanosheets with uniform pores and appropriate hydrophilicity deposited inside the support membrane pores facilitate the construction of a localized water-oil reaction interface with evenly distributed monomers and guide the formation of a defect-free polyamide layer with a spatial structure that copies the geometry of the membrane cavities. Such a 3D morphology possesses ultrahigh specific surface area, leading to unprecedented membrane water permeance as high as 84 L m h bar, high MgSO rejection of 98%, and monovalent/divalent ion sieving selectivity up to 89.