纤维素酸盐混合矩阵膜的绿色合成:结构功能表征

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.
• 环境科学 环境科学

背景情况:

• 膜技术对于气体分离至关重要,但由于有毒溶剂和油性聚合物,它面临着环境挑战.
• 向循环经济原则的转变需要在膜制造中提供可持续的替代方案.
• 生物聚合物,绿色溶剂和无表面活性剂的填充剂提供了环保的解决方案.

研究的目的:

• 促进膜制造中的环境可持续和低毒性替代品.
• 引入纤维素 (CA) 作为生物聚合物和二甲基碳酸盐 (DMC) 作为膜制备的绿色溶剂.
• 为了研究含有无机填充剂的混合矩阵膜的气体分离性能.

主要方法:

• 使用汉森溶解性参数来确认聚合物-溶剂亲和力.
• 具有纯的CA和混合矩阵膜的特征 (水友性,热稳定性,机械电阻,ATR-FTIR,SEM).
• 使用单一气体 (N2,CH4,CO2) 透率评估了气体分离性能,并分析了与现象学模型的结构属性关系.

主要成果:

• 开发了新的混合矩阵膜,使用CA,DMC和无机填充剂 (焦-A,ETS-10,AM-4,ZIF-8),没有有毒溶剂.
• 在调节后观察到二氧化碳透率的显著降低 (例如,12,600巴雷尔到740巴雷尔).
• 报道的选择性变化 (例如,CO2/CH4减少24%,CO2/N2增加24%),受填充剂类型和调节条件的影响.

结论:

• 纤维素酸盐和二甲基碳酸盐为膜制造提供了一个可持续的替代品.
• 准备好的混合矩阵膜具有可调节的气体分离特性.
• 需要进一步的研究才能充分理解影响天然气运输的绿色溶剂,矩阵和填充剂之间的相互作用.