Zeolite Imidazolate Framework - 91的制备及其渗透汽化分离水/乙醇混合物的模型研究

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 17:24
文章英文标题
Preparation of Zeolitic Imidazolate Framework-91 and its modeling for pervaporation separation of water/ethanol mixtures
正文
摘要\n沸石咪唑酸盐骨架( ZIFs )因其与聚合物良好的相容性，以及在几种重要的气、液分子动力学直径范围内的超微孔道而受到广泛关注。本研究合成了三种不同的ZIF粒子，即ZIF-90及其衍生物( ZIF-91和ZIF-92 )，并将其引入聚二甲基硅氧烷( PDMS )基体中，制备了用于乙醇渗透蒸发回收的ZIF / PDMS纳米复合膜。通过各种技术表征了ZIF颗粒及其纳米复合膜的形貌和结构。结果表明，具有羟基官能团的ZIF - 91粒子与PDMS具有良好的相容性，在PDMS基体中分散良好。同时，ZIF-91 / PDMS纳米复合膜的渗透汽化性能高于相同负载量20wt %的ZIF-90 / PDMS和ZIF-92 / PDMS纳米复合膜。同时考察了颗粒负载量、进料浓度和温度对ZIF-91 / PDMS膜分离性能的影响。结果表明，ZIF-91 / PDMS-20 wt %膜在55℃时分离因子为15.8，总通量为84.6 g / ( m2 h )，高于纯PDMS ( 4.1，496 g / ( m2 h ) )。此外，利用温度和进料浓度的二次方程建立了ZIF-91 / PDMS膜通量和分离因子的渗透汽化模型，可根据实验条件预测分离性能。
文章内容（英文）
Abstract(#br)Zeolitic Imidazolate Framework (ZIFs) have received much attention in recent years because of their good compatibility with polymer, and their ultramicroporosities that are in the range of the kinetic diameter of several important gas and liquid molecules. In this study, three different ZIF particles, i.e., ZIF-90 and its derivatives (ZIF-91 and ZIF-92) were synthesized and incorporated into polydimethylsiloxane (PDMS) matrix to fabricate ZIF/PDMS nanocomposite membrane for pervaporation recovery of ethanol. The morphologies and structures of ZIF particles and their nanocomposite membrane were characterized by various techniques. The results show that ZIF-91 particles with hydroxyl functional groups have good compatibility with PDMS and are dispersed well in PDMS matrix. Meanwhile, ZIF-91/PDMS nanocomposite membrane have higher pervaporation performance compared to ZIF-90/PDMS and ZIF-92/PDMS nanocomposite membrane with the same loading of 20 wt%. The effects of particle loading, feed concentration and temperature on the separation performance of ZIF-91/PDMS membranes were also investigated. The results indicate that ZIF-91/PDMS-20 wt% membrane showed a prominent separation factor of 15.8 at 55 °C with a comparable total flux of 846 g/(m 2 h), which were higher than that of pure PDMS (4.1, 496 g/(m 2 h)). In addition, the pervaporation modeling for the flux and separation factor of ZIF-91/PDMS membrane were established with quadratic equations of temperature and feed concentration, which can be used to predict separation performance according to the experiment conditions.
来源出处
Journal|[J]Separation and Purification TechnologyVolume 237, 2020.
DOI
https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.116330

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