一个新的修改ZIF-8纳米粒子,在混合矩阵膜中增强了界面兼容性和蒸发性能,用于在低度溶液中进行脱酒
Yun Xiong1,2, Yifan Shu2, Niyan Deng2
1Key Laboratory for Green Chemical Process of the Ministry of Education, Hubei Key Laboratory of Novel Reactor and Green Chemical Technology, Engineering Research Center of Phosphorus Resources Development and Utilization of Ministry of Education, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430073, China.
Molecules (Basel, Switzerland)
|September 28, 2024
概括
功能化化框架-8 (ZIF-8) 颗粒增强混合矩阵膜 (MMM) 改善生物乙醇回收. 这种新型ZIF-8-DMBIM/PEBAX膜显著提高了从水混合物中分离乙醇的速度.
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.
- 分离技术 分离技术
背景情况:
- 生物乙醇生产产生稀释的乙醇-水混合物,需要有效分离.
- 混合矩阵膜 (MMM) 为生物乙醇回收提供了潜力,但在性能和稳定性方面面临挑战.
- 焦胺酸框架 (ZIF),特别是ZIF-8,是膜应用的有前途的填充剂.
研究的目的:
- 通过将ZIF-8与伊米达酸盐功能化以产生ZIF-8-DMBIM颗粒来增强生物乙醇回收.
- 制造和评估ZIF-8-DMBIM/PEBAX MMM用于分离低度乙醇-水混合物.
- 研究ZIF-8-DMBIM功能化对膜特性和分离性能的影响.
主要方法:
- 使用外-连接物交换反应 (SLER) 与5,6-二甲基胺醇 (DMBIM) 进行ZIF-8的修饰,以产生ZIF-8-DMBIM.
- 通过稀释混合将ZIF-8-DMBIM颗粒纳入PEBAX 2533矩阵中,形成MMM.
- 通过测量乙醇/水混合物的总流量和分离因子来评估膜性能.
主要成果:
- 经过修改的ZIF-8-DMBIM颗粒表现出改善的疏水性,有机性,尺寸和可调节孔隙特性.
- 在8 wt%的ZIF-8-DMBIM负载下,MMM实现了308 g/m2·h的总流量和16.03.3的分离因子.
- 这意味着与原始PEBAX膜相比,流量增加了36.8%,分离因子增加了176.4%.
- 膜在130小时循环测试中表现稳定,这是由于增强的填充剂-矩阵兼容性.
结论:
- 功能化的ZIF-8-DMBIM颗粒显著提高了基于PEBAX的MMM在生物乙醇回收方面的性能.
- 开发的ZIF-8-DMBIM/PEBAX MMM在初级回收阶段高度有效地缩生物乙醇.
- 进一步优化纳米填充剂含量,工作温度和料度可以提高回收效率.
