在现场采用ZIF-8涂层铜层系统,用于流体相吸附分离

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.
• 分离科学 分离科学

背景情况:

• 结构化吸附剂对于吸附性分离至关重要,诸如挤出和3D打印等现场方法已得到充分探索.
• 吸附剂的现场生长,特别是金属板上的金属有机框架 (MOF),仍然是一个未经探索的领域.
• 现有的方法在吸附性分离的大规模应用中往往缺乏效率.

研究的目的:

• 引入一种在现场培养的MOF涂层金属层板的新系统,用于吸附分离.
• 评估ZIF-8涂层铜层 (ZIF-8@Cu) 在蒸汽和液体阶段的酒精回收方面的性能.
• 通过有效的吸附和再生来证明工艺强化潜力.

主要方法:

• 使用CNC磨模板制造印/纹铜层材的制造.
• 在室温下直接在现场涂抹ZIF-8晶体在铜层上,形成100微米的涂层 (ZIF-8@Cu).
• 在定制的柱子中组装ZIF-8@Cu层层系统,用于在蒸汽和液相酒精回收实验中进行评估.

主要成果:

• 为甲醇 (0.19 g/g) 和n-butanol (0.26 g/g) 实现了高吸附能力,具有很好的选择性 (αMeOH/H2O = 8.5;αn-BuOH/H2O = 68).
• 在蒸汽和液相分离时使用热摆吸附 (TSA) 证明了在2小时内有效的再生.
• 在蒸汽相化中观察到的分散效应,归因于ZIF-8特性和质量转移限制.

结论:

• 新的MOF涂层金属层系统为高效吸附性分离酒精提供了一个有前途的方法.
• 该系统结合了微孔性,低压下降,机械稳定性和高效的热传递,以加强工艺的优点.
• 这项研究提供了在多个吸附-脱附循环中对MOF涂层层层材料的概念验证,突出了它们的工业潜力.