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Electrophoretic Crystallization of Ultrathin High-performance Metal-organic Framework Membranes
Published on: August 16, 2018
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Las membranas de separación. Procesamiento microfluídico interfacial de membranas de fibra huecas de marco
Andrew J Brown1, Nicholas A Brunelli2, Kiwon Eum3
1School of Chemistry and Biochemistry, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA 30332, USA.
Science (New York, N.Y.)
|July 5, 2014
Resumen
Desarrollamos un método escalable para fabricar membranas de marco metálico-orgánico (MOF) en fibras huecas para separaciones químicas eficientes. Este proceso permite un control preciso sobre la formación de membranas, superando un obstáculo clave en la tecnología de membranas MOF.
Área de la Ciencia:
- Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
- Ingeniería Química Ingeniería Química.
- Nanotecnología La nanotecnología es la nanotecnología.
Sus antecedentes:
- Las membranas de marco metálico-orgánico (MOF, por sus siglas en inglés) son prometedoras para las separaciones químicas energéticamente eficientes.
- Los métodos de fabricación escalables y rentables para las membranas MOF siguen siendo un desafío significativo.
- Los métodos existentes a menudo carecen de un control preciso sobre la formación de la membrana y la integración en módulos prácticos.
Objetivo del estudio:
- Desarrollar un proceso de fabricación escalable y versátil para el tamiz molecular de membranas MOF dentro de fibras huecas poliméricas.
- Para demostrar un control posicional preciso sobre la formación de la membrana MOF (superficie interna, superficie externa o volumen).
- Para integrar la fabricación de membranas con las pruebas de permeación en un sistema de flujo continuo.
Principales métodos:
- Utilizó un enfoque interfacial de dos disolventes para la formación controlada de membranas MOF dentro de fibras huecas.
- Técnicas microfluidas empleadas para la reposición y reciclaje de reactivos durante la fabricación.
- Integrado un módulo in situ para la fabricación simultánea de la membrana y el análisis de la permeación del gas.
- Fabricadas membranas continuas ZIF-8 (marco de imidazolato zeolítico-8) en fibras huecas de poliamida-imida.
Principales resultados:
- Fabricó con éxito membranas de tamizado molecular continuo ZIF-8 en fibras huecas individuales y múltiples.
- Se alcanzaron altos factores de separación: 370 para H2/C3H8 y 12 para C3H6/C3H8.
- Demostró un control posicional preciso sobre la formación de la película ZIF-8.
- Caracterizó el impacto de los defectos de membrana y el bypass de lumen en el rendimiento de separación.
Conclusiones:
- El método desarrollado proporciona una ruta escalable y rentable para la producción de membranas MOF en formatos de fibra hueca.
- El control preciso de la formación e integración de la membrana permite la separación de gases de alto rendimiento.
- Este enfoque aborda un cuello de botella crítico para la aplicación industrial de membranas MOF en separaciones energéticamente eficientes.
