金属有机框架材料MIL-126(Fe)对C_(3)H_(8)/C_(3)H_(6)反转吸附分离性能研究  

Study on C_(3)H_(8)/C_(3)H_(6)Reverse Adsorption and Separation Performance of Metal-organic Framework MIL-126(Fe)

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作  者:赵璇宇 王德印 王勇[1] 王永祯[1] ZHAO Xuanyu;WANG Deyin;WANG Yong;WANG Yongzhen(College of Materials Science and Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China)

机构地区:[1]太原理工大学材料科学与工程学院,太原030024

出  处:《太原理工大学学报》2023年第4期647-654,共8页Journal of Taiyuan University of Technology

基  金:山西省揭榜招标项目(20201101016);晋中市科技重点研发计划(Y203012);吕梁市引进高层次科技人才重点研发项目(2021RC-2-17,RC2020-111)。

摘  要:【目的】丙烯(C_(3)H_(6))是一种重要的烯烃原料,在实际生产中去除其中的丙烷(C_(3)H_(8))杂质非常重要。金属有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)对于C_(3)H_(6)和C_(3)H_(8)的分离纯化有着极大的前景,其中C_(3)H_(8)选择性吸附剂可一步获得高纯C_(3)H_(6)产物,有着极高的工业价值。MIL-126(Fe)由于富含的低极性苯环提供了密集的电负性结合位点,对于烷烃的优先吸附有很大潜力。【方法】采用溶剂热法合成了MIL-126(Fe),对其稳定性及C_(3)H_(8)/C_(3)H_(6)吸附分离性能进行了研究。【结果】MIL-126(Fe)有优异的稳定性;298 K和1 bar下C_(3)H_(8)吸附量为185.37 cm3/g,高于大部分C_(3)H_(8)选择性吸附MOFs材料;对C_(3)H_(8)/C_(3)H_(6)混合气体的IAST选择性在0.1 bar时为1.44,1 bar时为1.23,表明MIL-126(Fe)对C_(3)H_(6)和C_(3)H_(8)混合气体反转吸附,其C_(3)H_(6)回收潜力为19.71 cm3/g,接近国内外研究的最高水平。【结论】气体穿透实验结果表明MIL-126(Fe)对于一步获得高纯C_(3)H_(6)有极大的工业应用潜力。【Purposes】Propylene is an important olefin raw material,and the removal of propane impurities in it is very important in actual production.Metal-organic frameworks(MOFs)have great prospects for the separation and purification of propane/propylene.Among them,propane-selective adsorbents can be used to obtain high-purity propylene products in one step,which has extremely high industrial value.MIL-126(Fe)has great potential for preferential adsorption of alkanes becaused of the abundant low-polarity benzene rings that provide dense electronegativity binding sites.【Methods】MIL-126(Fe)was synthesized through solvothermal method.【Findings】The stability,C_(3)H_(8)/C_(3)H_(6)adsorption,and separation properties of MIL-126(Fe)were studied.The results showed that MIL-126(Fe)had excellent stability.The adsorption capacity of C_(3)H_(8)at 298 K and 1 bar was 185.37 cm3/g,which was higher than that of most propane-selective adsorption MOFs.The IAST selectivity for C_(3)H_(8)/C_(3)H_(6)mixture was 1.44 at 0.1 bar and 1.23 at 1 bar.It is showed that MIL-126(Fe)had reverse adsorption on propane-propylene mixture,and its propylene recovery potential was 19.71 cm3/g,which was close to the highest level of domestic and international researches.【Conclusions】The results of gas breakthrough experiments showed that MIL-126(Fe)has great potential for industrial application in one-step production of high-purity propylene.

关 键 词:金属有机框架材料 MIL-126(Fe) 反转吸附 C_(3)H_(8)/C_(3)H_(6)分离 稳定性 

分 类 号:TQ028.8[化学工程]

 

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