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離子液體幫助納米粘土復合材料在PVA膜上的分子分離

2024-08-29 12:19:38 sh默尼 10

近年來,反應精餾(RD)已成為提高乙酸乙酯(EtAc)生產效率的重要策略。從反應蒸餾塔塔頂獲得的粗產品與乙酸乙酯-乙醇-水三元共沸物的成分非常相似,需要進一步提純才能獲得合格產品。滲透氣化(PV)技術作為膜分離技術的典型,可與RD技術相結合,建立高效的混合分離系統,從而有效緩解能耗高的問題。由聚乙烯醇(PVA)制成的聚合物膜已被用于去除EtAc中低濃度的水,但原始PVA膜在水溶液中的長期穩定性較差,這不可避免地增加了生產成本。因此,人們正在大力開發混合基質膜(MMMs),以應對因交聯劑的結構致密性引起滲透通量低的問題。


高嶺土納米管(HNTs)是由高嶺土薄片組成的管狀結構,其每一層都由外部Si-O-Si官能團和內部Al-OH分子組成。HNTs中空內腔的親水性表面有利于水分子的快速運輸和高效脫水,但目前的研究忽略了HNTs外表面疏水基團對水分子傳輸的不利影響。氧化石墨烯(GO)通常在MMMs中起到選擇性屏障的作用,以提高小分子的擴散選擇性。但它不可避免地會形成曲折的擴散路徑,降低膜的滲透性。進一步提高膜滲透性能的關鍵在于設計具有結構穩定框架的復合結構,并在膜內建立水分子轉移的有效途徑。因此,在膜中構建堅固的多維結構復合材料是提高PVA膜工業應用價值的有效途徑之一。

研究人員使用離子液體(ILs)連接劑將HNTs連接到GO的外壁,制備出結構堅固的ILs@HNTs@GO (IHGO)復合材料。在加入PVA基體后,IHGO復合材料表現出優異的界面兼容性,有效協調了MMMsEtAc/乙醇/水分離中的滲透性和選擇性。

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