渗透汽化是一种新兴的液体分离技术，与传统精馏技术相比，具有能耗低、环境友好、操作简单等优点。近年来，混合基质渗透汽化膜受到广泛关注，而填料对混合基质膜（MMMs）的渗透汽化性能具有重要影响。北师大化学学院贾志谦课题组在MOFs和COFs混合基质渗透汽化膜方面开展了系列研究。
在渗透汽化脱水膜方面，采用甲酸、戊酸酐、庚酸酐对MIL-53(Al)-NH2进行表面功能化改性，制得MOFs/PVA混合基质膜用于渗透汽化分离92.5 wt%乙醇水溶液，发现随着MIL-53(Al)-NH2衍生物取代基疏水常数的降低，MMMs亲水性增加，水渗透系数提高。由于MIL-53(Al)-NHCOH较强的亲水性及其与PVA间较强的相互作用，其MMMs渗透通量与分离因子分别达到965 g m-2 h-1和13.1，与PVA空白膜相比分别提高了43%和138%（J. Membr. Sci. 2016, 507:72-80）。通过改变Zr-MOFs的有机配体（1,4-苯二甲酸、2-羟基对苯二甲酸、2,5-二羟基对苯二甲酸、4,4'-联苯二甲酸），制得UiO-66、UiO-66-OH、UiO-66-(OH)2和UiO-67，用于制备MOFs/PVA混合基质膜，用于乙醇水溶液的渗透汽化脱水。当UiO-66-(OH)2负载量为2 wt%时，其MMMs渗透通量、分离因子、渗透分离指数（PSI）分别比PVA空白膜提高了16%、14%和32%，水渗透系数和分离系数分别提高了24%和10%，而溶胀度降低了28%（J. Chem. Technol. Biotech.2019,94:973-981）。
在渗透汽化脱醇膜方面，制备了亚微米级且粒径分布窄的PAF-56，将其用于PAF-56/PDMS MMMs的制备。研究发现，在5 wt%正丁醇水溶液渗透汽化脱醇中，PAF-56/PDMS MMMs优先吸附正丁醇，PAF-56负载量小于4 wt%时，PAF-56/PDMS MMMs均呈反Trade-off效应。当PAF-56负载量相同时，随着PAF-56粒径的减小，MMMs的渗透通量与分离因子提高，呈现明显的尺寸效应, MMMs的渗透通量和分离因子分别比PDMS空白膜提高了66%和183%，溶胀度降低了48%（Microporous and Mesoporous Materials.2019，279:19-25）。利用PAF-11/PDMS MMMs渗透汽化分离正丁醇/水，随着PAF-11质量分数的增加，其渗透通量和分离因子存在最大值，在PAF-11质量分数在3%时，其分离因子比空白PDMS膜提高了40.7%，渗透通量比空白PDMS膜提高了10.8%（J. Chem. Technol. Biotech. 2018 , 93: 3276-328）。在 COF-LZU1/PDMS MMMs中，当COF-LZU1负载量小于 2 wt%时，均呈现明显的反Trade-off效应，MMMs的渗透通量与分离因子分别比空白膜提高了235%和60%（Separation and Purification Technology DOI: 10.1016/j.seppur.2019.116406）。为了提高COFs分散性，首次利用原位生长法制备了COF-LZU1/PEBA MMMs，与传统方法相比，原位生长法制备的MMMs呈现出优异的分散性能和脱醇性能（J. Membr. Sci.2019,581:1-8）。发表混合基质渗透汽化膜评述论文2篇（Microporous and Mesoporous Materials.2016，235:151-159；Desalination and Water Treatment. 2019，160：65–70），应邀撰写国外专著1章（Metal Organic Frameworks，edited by Vikas Mittal, Central West Publishing, Australia, 2019）。
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自贾志谦科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-898266-1419335.html?mobile=1
收藏
