Enhancement of the Ion-Transport Selectivity of Layered Polyelectrolyte Membranes through Cross-Linking and Hybridization
Source abstract
Abstract
Layer-by-layer deposition of polyelectrolytes on porous supports is a convenient method for producing ultrathin membranes with moderate ion-transport selectivities. This study shows that the capping of poly(styrene sulfonate) (PSS)/poly(allylamine hydrochloride) (PAH) membranes with a few layer pairs of poly(acrylic acid) (PAA)/PAH results in dramatic increases in anion-transport selectivity. Deposition of less than eight total layer pairs yields reliable Cl - /SO 4 2 - and Cl - /Fe(CN) 6 3 - selectivities up to 150 and 3000, respectively. Field-emission scanning electron microscope images show that the surface structure of PAA/PAH is altered by deposition on PSS/PAH, and we surmise that the PAA/PAH on these hybrid films is less strongly hydrated than the surface of pure PAA/PAH membranes. This would result in a higher surface charge density and more Donnan exclusion of multiply charged ions. Termination of membranes with PAH rather than PAA greatly reduces (in some cases reverses) Cl - /SO 4 2 - selectivities, demonstrating that selectivity is indeed largely due to Donnan exclusion at the membrane surface. Cross-linking of pure PAA/PAH membranes through heat-induced amidation can increase Cl - /SO 4 2 - selectivity as much as 4-fold. Because of their minimal thicknesses, hybrid polyelectrolyte films can be selective without greatly hindering the flux of monovalent ions. Thus, these films are attractive for applications such as water softening.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Polymer Surface Interaction Studies · Conducting polymers and applications · Fuel Cells and Related Materials
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Affiliations
Department of Chemistry, Michigan State University, East Lansing, Michigan 48824
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