基于甲苯模板合成的ZIF-93及其对1,3-丙二醇和2,3-丁二醇的吸附分离性能

生物基1,3-丙二醇原液预处理后主要是由低浓度水溶液、1,3-丙二醇和2,3-丁二醇组成。1,3-丙二醇和2,3-丁二醇均是二元醇,含有2个羟基能与水形成强的氢键,增加了分离的难度。然而仅具有范德华作用的传统疏水吸附剂通过动态柱吸附无法实现有效分离二元醇。因此,选择具有范德华作用基团—CH3和氢键作用基团—CHO的ZIF-93研究其对低浓度2,3-丁二醇/1,3-丙二醇的静态和动态柱吸附分离性能。首先,在ZIF-93合成中引入甲苯作为溶剂和模板剂,利用甲苯与咪唑基配体以及甲苯分子之间的π-π相互作用模板支撑ZIF-93的结构单元lta笼,有效提高ZIF-93的BET比表面积和微孔孔容。结果表明,ZIF-93对2,3-丁二醇(50 g/L)/1,3-丙二醇(50 g/L)的动态柱吸附量为69.9和17.3 mg/g,对2,3-丁二醇/1,3-丙二醇的选择性为4.0。相对于传统疏水吸附剂,具有氢键作用基团的ZIF-93穿透曲线斜率增大,传质区间缩短,穿透时间提高,从而提高吸附床层的有效利用率,利于工业上连续分离操作。通过模拟揭示了ZIF-93的-CHO与2,3-丁二醇的―OH和―CH3之间形成氢键相互作用,高于与1,3-丙二醇之间形成的氢键相互作用,从而实现了低浓度2,3-丁二醇/1,3-丙二醇的有效分离。经过3次吸附-解析循环实验,ZIF-93对2,3-丁二醇的吸附能力保持不变,仍能保持良好的稳定性。因此,ZIF-93是水溶液中分离二元醇的高效吸附剂。

ZIF-93/Pebax 2533混合基质膜的制备及其CO_(2)/N_(2)分离性能研究

燃烧后CO_(2)捕获技术的发展对降低温室效应至关重要.CO_(2)选择性多孔骨架与高分子材料的结合有望开发高性能混合基质膜,用于CO_(2)/N_(2)混合气分离.考察了孔径在CO_(2)和N_(2)动力学直径之间的两种沸石咪唑酯骨架(ZIFs)材料,即ZIF-8和ZIF-93的吸附特性,结果表明ZIF-93由于骨架中醛基的存在具有CO_(2)优先吸附性能,其等摩尔CO_(2)/N_(2)混合气体的理论吸附选择性为25,远高于ZIF-8的6.5.通过旋涂法在PVDF载体上制备了具有非对称结构的ZIF-93/Pebax 2533混合基质膜.当ZIF-93负载量为12%时,ZIF-93/Pebax混合基质膜展示出最优的CO_(2)/N_(2)混合气分离性能,CO_(2)渗透率为47GPU,CO_(2)/N_(2)选择性为42.随着原料气中CO_(2)分压的增大,ZIF-93/Pebax混合基质膜的CO_(2)/N_(2)选择性基本不变,实现了高压下CO_(2)的高效分离.