F-ZIF-90/PDMS混合基质膜的制备及强化乙醇传递过程的研究  

Preparation of F-ZIF-90/PDMS Mixed Matrix Membrane and Study onEnhancing Ethanol Transfer Process

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作  者:盛奥 姜昊基 赵亚欣 魏忠[1] 李昊 贾昊 王贺云[1] SHENG Ao;JIANG Haoji;ZHAO Yaxin;WEI Zhong;LI Hao;JIA Hao;WANG Heyun(Xinjiang Bingtuan Chemical Green Key Laboratory,College of Chemistry and Chemical Engineering,Shihezi University,Shihezi 832003,Xinjiang,China)

机构地区:[1]石河子大学化学化工学院,新疆兵团化工绿色重点实验室,新疆石河子832003

出  处:《材料导报》2022年第17期223-228,共6页Materials Reports

基  金:国家自然科学基金(21464012);兵团杰出青年基金(2014CD001);教育部长江学者和创新团队发展计划(IRT_15R46);石河子大学双一流学科项目(SHYL-YB201806);石河子大学创新发展项目(CXFZ201909)。

摘  要:本工作以五氟苯胺与咪唑-2-甲醛(ICA)为反应单体通过醛胺缩合反应制备了氟配体F-ICA,调节F-ICA与Zn^(2+)的物质的量比,通过水热合成反应成功制备了不同粒径的F-ZIF-90粒子,采用物理共混的方法制备F-ZIF-90/PDMS混合基质膜并研究其乙醇分离性能。实验结果表明,掺杂F-ZIF-90粒子增强了混合基质膜的疏水性,降低了乙醇的渗透能垒,强化了乙醇分子的溶解选择性和扩散选择性。当混合基质膜中粒径为300~500 nm的F-ZIF-90纳米粒子填充量为20%(质量分数,下同)时,混合基质膜可获得最佳分离性能(40℃,5%乙醇/水溶液),渗透通量为291 g/(m^(2)·h),分离因子为16.2。In this work,the F-ICA was prepared by the condensation reaction of pentafluoroaniline and imidazole-2-carbaldehyde(ICA).F-ZIF-90 particles with different particle sizes were prepared by adjusting the molar ratio of F-ICA to Zn^(2+).And F-ZIF-90 particles were filled into PDMS to prepare mixed matrix membranes(MMMs)to separate ethanol by pervaporation.The experimental results show that F-ZIF-90 particles can effectively improve the hydrophobicity of the MMMs surface and reduce the diffusion energy barrier of ethanol,which strengthens the dissolution selectivity and the diffusion selectivity of ethanol molecules.The best pervaporation performance of F-ZIF-90/PDMS MMMs(40℃,5%ethanol/water)is achieved with the permeation flux of 291 g/(m^(2)·h)and the separation factor of 16.2 at 20wt%F-ZIF-90 loading with a diameter of 300—500 nm.

关 键 词:渗透蒸发 混合基质膜 F-ZIF-90纳米粒子 溶解选择性 超疏水性 

分 类 号:TQ028.3[化学工程]

 

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