新型混合矩阵膜使用基于的2D和3DMOF作为填充剂和聚硫用于CO2/CH4混合气体分离

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:

• 聚合物膜在生物气混合物中的二氧化碳 (CO2) 与甲 (CH4) 的有效分离方面存在局限性.
• 混合矩阵膜 (MMM) 结合金属有机框架 (MOF) 提供了一个潜在的解决方案,以提高分离性能.
• 基于的MOF,特别是MIL-68 (((In) -NH2 (2D) 和In (((aip) 2 (3D),作为聚硫 (PSF) 矩阵中的填充物被探索.

研究的目的:

• 研究使用二维和三维基于的MOF进行CO2/CH4分离的新型MMM.
• 描述合成的MOF和MMM,以了解它们的结构和物理特性.
• 为了评估生物气升级开发的MMM的气体透性能.

主要方法:

• 使用XRD,FTIR,FESEM和BET分析合成和描述MIL-68 ((In) -NH2和In ((aip) 2) MOFs.
• 制造基于多硫 (PSF) 的MMM,具有不同的MOF负载.
• 使用XRD,FTIR,FESEM和DSC进行MMM的表征.
• 用模拟生物气混合物 (60% CO2: 40% CH4) 对MMM进行气体透测试.

主要成果:

• 获得的最高二氧化碳透率为144巴雷尔,用于20%重量%的In ((aip) 2/PSF膜.
• 最高的CO2/CH4选择性达到了24.4的10 wt%的MMM.在(aip)2/PSF中达到24.4.
• 一个15重%的MIL-68 ((In) -NH2/PSFMMM显示了79.2巴雷尔的CO2透性和19.8的选择性.

结论:

• 开发的以为基础的MOF MMMs在从生物气中分离二氧化碳方面表现出有前途的性能.
• 选择MOF (2D与3D) 和其负载显著影响膜的透性和选择性.
• 建议进一步进行长期稳定性分析,以评估这些先进膜的商业可行性.