ZIF-8填充聚硅氧烷膜的制備及滲透汽化分離水中正丁醇 |
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| 【中文關鍵詞】 | ZIF－8 填充聚二甲基硅氧烷 滲透汽化膜 |
| 【摘要】 | 兩步法制備ZIF－8填充聚二甲基硅氧烷（PDMS）滲透汽化膜PDMS／ZIF－8，用以分離水中正丁醇，并對該膜的化學結構、形貌及熱穩定性進行了表征。 |
| 【部分正文預覽】 | 在過去十幾年中，隨著原油價格的上漲和石油的大量消耗，人們對利用生物技術從可再生資源中回收生物燃料越來越感興趣．在所有生物燃料中，生物丁醇以其高的燃燒值，低的揮發度和凝固點，成為下一代生物燃料中的代表．傳統的生物丁醇是從ＡＢ－Ｅ（ａｃｅｔｏｎｅ－ｂｕｔａｎｏｌ－ｅｔｈａｎｏｌ）發酵液中得到的，但是發酵過程中存在丁醇對產物的抑制作用，需要采取有效的技術將丁醇從發酵液中分離． 滲透汽化（ｐｅｒｖａｐｏｒａｔｉｏｎ，ＰＶ）作為液體混合物的分離技術，以其分離效率高，能量消耗少，適宜分離共沸點化合物等優點，有望實現發酵液中正丁醇分離回收的工業化應用．其分離原理是利用滲透氣化膜對組分不同的吸附和不同擴散選擇性來實現分離的．目前，國內外滲透汽化膜分離技術在有機溶劑中少量水脫除方面已經實現了大規模的工業化應用．但從水中脫除或回收低濃度有機物還處在初級應用階段［１］，特別是隨著生物能源的發展，采用滲透汽化技術從水中分離低濃度的丁醇已成為了眾多研究者關注的研究課題．
許多疏水高分子材料已經被用來回收水中正丁醇，例如ＰＤＭＳ［２］（聚二甲基硅氧烷）、ＰＥＢＡ［３］（聚醚嵌段酰胺）、ＰＶＤＦ［４］（聚偏氟乙烯）等，其中ＰＤＭＳ膜的分離性能最優，然而滲透性和選擇性之間的ｔｒａｄｅｏｆｆ效應制約了純高分子膜分離性能的進一步提高．
前人發現將ｚｅｏｌｉｔｅ［５］，ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ等［６］疏水無機粒子添加到膜內制成有機－無機雜化膜，能有效改善膜的分離性能．但由于無機粒子與高分子鏈段之間的不相容性，要制備出無缺陷的雜化膜須將無機粒子進行表面改性等操作［７］．ＺＩＦ－８是金屬有機化合物（ＭＯＦ）的一種，相比上述的無機粒子，它具有合成簡單迅速、成本低、高的比表面積、孔徑可調控、功能性的孔道、靈活的化學結構以及超疏水性［８］等優點，其化學式為Ｚｎ［ＭｅｌＭ］２（ＭｅｌＭ＝２－ 甲基咪唑），ＺＩＦ－８由甲基咪唑與金屬原子Ｚｎ構成最基本單元，每個Ｚｎ與４個甲基咪唑環上的Ｎ 原子配位，從而形成四面體的ＺｎＮ４晶格．這些晶格由２－ 甲基咪唑環連接，實驗表明它對醇類具有很好的吸附性［９］．上述特征使它更適于直接添加到膜中制備結構均一緊密的有機－無機雜化膜． |
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