离子液体帮助纳米粘土复合材料在PVA膜上的分子分离

2024-08-29 12:19:38 sh默尼 6

近年来,反应精馏(RD)已成为提高乙酸乙酯(EtAc)生产效率的重要策略。从反应蒸馏塔塔顶获得的粗产品与乙酸乙酯-乙醇-水三元共沸物的成分非常相似,需要进一步提纯才能获得合格产品。渗透气化(PV)技术作为膜分离技术的典型,可与RD技术相结合,建立高效的混合分离系统,从而有效缓解能耗高的问题。由聚乙烯醇(PVA)制成的聚合物膜已被用于去除EtAc中低浓度的水,但原始PVA膜在水溶液中的长期稳定性较差,这不可避免地增加了生产成本。因此,人们正在大力开发混合基质膜(MMMs),以应对因交联剂的结构致密性引起渗透通量低的问题。


高岭土纳米管(HNTs)是由高岭土薄片组成的管状结构,其每一层都由外部Si-O-Si官能团和内部Al-OH分子组成。HNTs中空内腔的亲水性表面有利于水分子的快速运输和高效脱水,但目前的研究忽略了HNTs外表面疏水基团对水分子传输的不利影响。氧化石墨烯(GO)通常在MMMs中起到选择性屏障的作用,以提高小分子的扩散选择性。但它不可避免地会形成曲折的扩散路径,降低膜的渗透性。进一步提高膜渗透性能的关键在于设计具有结构稳定框架的复合结构,并在膜内建立水分子转移的有效途径。因此,在膜中构建坚固的多维结构复合材料是提高PVA膜工业应用价值的有效途径之一。

研究人员使用离子液体(ILs)连接剂将HNTs连接到GO的外壁,制备出结构坚固的ILs@HNTs@GO (IHGO)复合材料。在加入PVA基体后,IHGO复合材料表现出优异的界面兼容性,有效协调了MMMsEtAc/乙醇/水分离中的渗透性和选择性。

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