超薄的有机溶剂纳米过膜与多多巴胺-HKUST-1中间层用于有机溶剂分离
Haike Li1, Xindong Li2, Guozai Ouyang2
1Ganzhou Key Laboratory of Basin Pollution Simulation and Control, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China; Innovation Center for Water Quality Security Technology at Ganjiang River Basin, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China; School of Materials Science and Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China.
Journal of environmental sciences (China)
|February 26, 2024
概括
这项研究开发了一个高通量有机溶剂纳米过膜,使用聚多巴胺和HKUST-1在聚乙胺基上. 新的膜显示出出色的流量,染料排斥,以及各种有机分离的溶剂耐受性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 膜技术 膜技术 膜技术
背景情况:
- 开发高性能有机溶剂纳米过 (OSN) 膜对于高效的分离过程至关重要.
- 现有的膜往往面临着低流量,选择性差,溶剂抗性有限的挑战.
- 新型介层材料可以提高膜性能和稳定性在有机溶剂中.
研究的目的:
- 通过将聚多巴胺 (PDA) 和HKUST-1共同沉积在聚乙胺 (PEI) 支上,制备一种新型的,高通量OSN膜.
- 研究PDA-HKUST-1介质层对膜结构,表面特性和分离性能的影响.
- 为了评估膜的溶剂耐受性和分离染料和有机溶剂的性能.
主要方法:
- 在PEI基膜上通过界面聚合和溶剂激活制造有机溶剂纳米过膜.
- 聚多巴胺 (PDA) 和金属有机框架HKUST-1作为中间层的共同沉积.
- 膜表面形态,厚度,水友性,热性和机械性质的表征.
- 使用刚果红在乙醇和其他溶剂中的流量和排斥试验的性能评估,以及溶剂吸附和浸泡实验.
主要成果:
- 与PA/PEI相比,PA/PDA-HKUST-1/PEI膜表现出较小的分离层厚度 (14nm) 和增加的表面粗度 (78.3nm).
- 观察到显著改善的水友性,热性和机械性质.
- 在0.6MPa的乙醇中,刚果红的高流量 (21.8L/...m^2·hr) 和排斥 (92.8%) 得到了实现.
- 在各种有机溶剂中显示出出色的溶剂耐受性,包括甲醇,DMF和乙醇,具有高流速.
- 在IPA/水溶液中观察到有效的染料保留 (91.6%的CR排斥).
结论:
- PDA和HKUST-1的共同沉积形成了高性能OSN膜的有效中间层.
- 开发的膜提供了优越的流量,选择性和耐溶剂性,使其适合有机溶剂分离.
- 这种经济和环保的膜制造战略显示了有机溶剂系统中工业应用的巨大潜力.
