journal article·2025-03Open access

Melamine‐Copolymerization Strategy Engineered Fluorinated Polyimides for Membrane‐Based Sour Natural Gas Separation

Yi Ren, Patrick T. Wright, Zhongyun Liu, Shijie Yang, Lu Lu, John Yang, Xuezhen Wang, Sheng Guo

Advanced Science· Volume 12· Issue 11

Abstract

Abstract Membrane‐based gas separation provides an energy‐efficient approach for the simultaneous CO 2 and H 2 S removal from sour natural gas. The fluorinated polyimide (PI) membranes exhibited a promising balance between permeability and permselectivity for sour natural gas separation. To further improve the separation efficiency of fluorinated PI membranes, a melamine‐copolymerization synthetic approach is devised that aims to incorporate melamine motifs with high sour gas affinity into the structure of the PI membranes. The fluorinated copolyimide membranes that are structurally engineered exhibited excellent solution‐processability and enhanced sweet‐mixed gas selectivity compared to their original PI membranes. Additionally, under a five‐component sour mixed‐gas feed, these melamine‐copolymerized fluorinated PI membranes provided superior combined H 2 S and CO 2 removal efficiency in comparison to conventional glassy polymer membranes. The melamine‐copolymerization strategy provides an easily operable and generally effective approach to developing performance‐enhancing PI membranes for sour natural gas separation.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Membrane Separation and Gas Transport · Synthesis and properties of polymers · Membrane Separation Technologies

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Aramco Americas Boston Research Center Cambridge MA 02139 USA

School of Chemical and Biomolecular Engineering Georgia Institute of Technology Atlanta GA 30332 USA

State Key Laboratory of Coordination Chemistry, MOE Key Laboratory of High‐Performance Polymer Materials & Technology, School of Chemistry and Chemical Engineering Nanjing University Nanjing 210023 China

Funding

Natural Science Foundation of Jiangsu Province · Fundamental Research Funds for the Central Universities

References (89)

Show source-provided references
1. Annual Energy Outlook 2023 U.S. Energy Information Administration Washington DC2023.
2. 10.1126/sciadv.aaw545910.1126/sciadv.aaw5459 ↗
3. 10.1002/anie.20200391010.1002/anie.202003910 ↗
4. 10.1039/C5TA05928C10.1039/C5TA05928C ↗
5. 10.1002/anie.20180899110.1002/anie.201808991 ↗
6. 10.1016/j.jngse.2009.03.00510.1016/j.jngse.2009.03.005 ↗
7. 10.1016/j.gee.2020.08.01010.1016/j.gee.2020.08.010 ↗
8. 10.1515/revce-2014-000910.1515/revce-2014-0009 ↗
9. Abedini R. · Pet. Coal. · 2010 · 52 · 40
10. 10.1021/acs.iecr.7b0220010.1021/acs.iecr.7b02200 ↗
11. 10.1021/acsapm.0c0019610.1021/acsapm.0c00196 ↗
12. 10.1007/978-3-319-92067-2_26-110.1007/978-3-319-92067-2_26-1 ↗
13. 10.1039/D2EE02449G10.1039/D2EE02449G ↗
14. 10.1016/j.jiec.2021.03.03010.1016/j.jiec.2021.03.030 ↗
15. 10.1039/C9ME00099B10.1039/C9ME00099B ↗
16. 10.1080/1542211060116596710.1080/15422110601165967 ↗
17. 10.1126/science.aab053010.1126/science.aab0530 ↗
18. 10.1016/j.seppur.2015.12.03310.1016/j.seppur.2015.12.033 ↗
19. 10.1002/anie.20160705510.1002/anie.201607055 ↗
20. 10.1002/anie.20231561110.1002/anie.202315611 ↗
21. 10.1021/ie010808810.1021/ie0108088 ↗
22. 10.1016/S0376-7388(97)00134-810.1016/S0376-7388(97)00134-8 ↗
23. 10.1016/j.memsci.2020.11794710.1016/j.memsci.2020.117947 ↗
24. 10.1016/j.memsci.2019.11749710.1016/j.memsci.2019.117497 ↗
25. 10.1016/j.memsci.2018.04.01310.1016/j.memsci.2018.04.013 ↗
26. 10.1016/j.memsci.2012.10.02510.1016/j.memsci.2012.10.025 ↗
27. 10.1016/j.memsci.2014.03.02910.1016/j.memsci.2014.03.029 ↗
28. 10.1002/app.4833610.1002/app.48336 ↗
29. 10.1016/S0376-7388(01)00665-210.1016/S0376-7388(01)00665-2 ↗
30. 10.1016/j.progpolymsci.2019.02.00110.1016/j.progpolymsci.2019.02.001 ↗
31. 10.1021/jp900246p10.1021/jp900246p ↗
32. 10.1016/0032-3861(92)90736-G10.1016/0032-3861(92)90736-G ↗
33. 10.1021/acs.iecr.9b0482110.1021/acs.iecr.9b04821 ↗
34. 10.1016/j.memsci.2019.11743010.1016/j.memsci.2019.117430 ↗
35. 10.1039/C5CP00673B10.1039/C5CP00673B ↗
36. 10.1007/s42247-020-00157-310.1007/s42247-020-00157-3 ↗
37. 10.1016/j.memsci.2024.12308210.1016/j.memsci.2024.123082 ↗
38. 10.1021/acsami.9b0701510.1021/acsami.9b07015 ↗
39. 10.1021/acsami.0c1118010.1021/acsami.0c11180 ↗
40. 10.1016/j.cej.2021.12864110.1016/j.cej.2021.128641 ↗
41. 10.1016/j.cej.2020.12407010.1016/j.cej.2020.124070 ↗
42. 10.1021/ie501736t10.1021/ie501736t ↗
43. 10.1021/jacs.5b0357910.1021/jacs.5b03579 ↗
44. 10.1016/j.jece.2023.10926910.1016/j.jece.2023.109269 ↗
45. 10.1039/C6TA06583J10.1039/C6TA06583J ↗
46. 10.1016/j.jcou.2017.09.00110.1016/j.jcou.2017.09.001 ↗
47. 10.1038/s41467-022-35013-x10.1038/s41467-022-35013-x ↗
48. 10.1039/C4RA11442F10.1039/C4RA11442F ↗
49. 10.1016/j.carbon.2015.08.10510.1016/j.carbon.2015.08.105 ↗
50. 10.1021/acsami.0c1425910.1021/acsami.0c14259 ↗
51. 10.1021/acs.iecr.9b0380010.1021/acs.iecr.9b03800 ↗
52. 10.1002/adma.20140002010.1002/adma.201400020 ↗
53. 10.1016/j.progpolymsci.2022.10163610.1016/j.progpolymsci.2022.101636 ↗
54. 10.1021/acsapm.9b0029710.1021/acsapm.9b00297 ↗
55. 10.1016/j.cej.2022.13927510.1016/j.cej.2022.139275 ↗
56. 10.1039/C6TA09782K10.1039/C6TA09782K ↗
57. 10.1021/ma501662r10.1021/ma501662r ↗
58. 10.1016/j.matpr.2020.04.12810.1016/j.matpr.2020.04.128 ↗
59. 10.1016/j.matt.2022.08.01210.1016/j.matt.2022.08.012 ↗
60. 10.1016/j.micromeso.2019.05.00510.1016/j.micromeso.2019.05.005 ↗
61. 10.3390/molecules2617529310.3390/molecules26175293 ↗
62. 10.3390/molecules2804177210.3390/molecules28041772 ↗
63. 10.1007/s10973-015-4464-910.1007/s10973-015-4464-9 ↗
64. 10.1126/science.abq059810.1126/science.abq0598 ↗
65. 10.1021/ie400825u10.1021/ie400825u ↗
66. 10.1038/s41428-020-00400-y10.1038/s41428-020-00400-y ↗
67. 10.1002/pol.1980.18018050610.1002/pol.1980.180180506 ↗
68. 10.1039/D1TA06530K10.1039/D1TA06530K ↗
69. 10.1016/j.memsci.2024.12246510.1016/j.memsci.2024.122465 ↗
70. 10.1016/j.memsci.2024.12246410.1016/j.memsci.2024.122464 ↗
71. 10.1016/j.memsci.2008.04.03010.1016/j.memsci.2008.04.030 ↗
72. 10.1016/0376-7388(91)80060-J10.1016/0376-7388(91)80060-J ↗
73. 10.1039/C9EE01384A10.1039/C9EE01384A ↗
74. 10.1016/j.memsci.2007.01.02210.1016/j.memsci.2007.01.022 ↗
75. 10.1016/j.polymer.2013.05.07510.1016/j.polymer.2013.05.075 ↗
76. 10.1016/j.seppur.2021.11889710.1016/j.seppur.2021.118897 ↗
77. 10.1016/j.mtnano.2018.11.00310.1016/j.mtnano.2018.11.003 ↗
78. 10.1039/C6EE00865H10.1039/C6EE00865H ↗
79. 10.1016/j.polymer.2014.12.06410.1016/j.polymer.2014.12.064 ↗
80. 10.1016/j.memsci.2003.10.01110.1016/j.memsci.2003.10.011 ↗
81. 10.1039/C5TA01597A10.1039/C5TA01597A ↗
82. 10.1016/j.polymer.2013.09.00710.1016/j.polymer.2013.09.007 ↗
83. 10.1021/ie020463910.1021/ie0204639 ↗
84. 10.1016/j.memsci.2014.01.05510.1016/j.memsci.2014.01.055 ↗
85. 10.1021/ma501798v10.1021/ma501798v ↗
86. 10.1016/j.memsci.2003.08.00510.1016/j.memsci.2003.08.005 ↗
87. 10.1021/acs.macromol.1c0175810.1021/acs.macromol.1c01758 ↗
88. 10.1016/S0376-7388(98)00299-310.1016/S0376-7388(98)00299-3 ↗
89. 10.1016/j.memsci.2020.11791010.1016/j.memsci.2020.117910 ↗