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Influence of Blend Composition and Silica Nanoparticles on the Morphology and Gas Separation Performance of PU/PVA Blend Membranes

机译：共混物组成和二氧化硅纳米颗粒对PU / PVA共混膜形态和气体分离性能的影响

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Polymer blending and mixed-matrix membranes are well-known modification techniques for tuning the gas separation properties of polymer membranes. Here, we studied the gas separation performance of mixed-matrix membranes (MMMs) based on the polyurethane/poly(vinyl alcohol) (PU/PVA) blend containing silica nanoparticles. Pure (CO2, CH4, N2, O2) and mixed-gas (CO2/N2 and CO2/CH4) permeability experiments were carried out at 10 bar and 35 °C. Poly(vinyl alcohol) (PVA) with a molecular weight of 200 kDa (PVA200) was blended with polyurethane (PU) to increase the CO2 solubility, while the addition of silica particles to the PU/PVA blend membranes augmented the CO2 separation performance. The SEM images of the membranes showed that the miscibility of the blend improved by increasing the PVA contents. The membrane containing 10 wt % of PVA200 (PU/PVA200–10) exhibited the highest CO2/N2~32.6 and CO2/CH4~9.5 selectivities among other blend compositions, which increased to 45.1 and 15.2 by incorporating 20 wt % nano-silica particles.
机译：聚合物共混和混合基质膜是用于调节聚合物膜的气体分离性能的众所周知的改性技术。在这里，我们研究了基于含有二氧化硅纳米粒子的聚氨酯/聚乙烯醇（PU / PVA）共混物的混合基质膜（MMM）的气体分离性能。在10 bar和35°C下进行了纯净（CO2，CH4，N2，O2）和混合气体（CO2 / N2和CO2 / CH4）渗透性实验。将分子量为200 kDa的聚乙烯醇（PVA）（PVA200）与聚氨酯（PU）共混以增加CO2溶解度，同时在PU / PVA共混膜中添加二氧化硅颗粒可提高CO2分离性能。膜的SEM图像显示，通过增加PVA含量改善了混合物的混溶性。包含10 wt％的PVA200（PU / PVA200-10）的膜表现出最高的CO2 / N2〜32.6和CO2 / CH4〜9.5选择性，在其他共混物中，通过掺入20 wt％的纳米二氧化硅颗粒，其选择性提高到45.1和15.2。 。

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