亲水型ZSM-5分子筛填充PVA膜及分离乙酸乙酯/水的应用
发布时间：2021-08-24 23:53
为了实现低能耗且高效分离乙酸乙酯中的低含量水分,选用亲水型纳米ZSM-5沸石分子筛材料作为改性剂,填充到聚乙烯醇（PVA）聚合物中制备PVA/ZSM-5混合基质膜（MMMs）。采用SEM、FTIR、XRD、TGA和接触角测量仪等对膜材料的形态、物化性质进行表征分析,并考察膜材料在不同溶液中的溶胀行为以及通过单因素实验探究填料含量、进料温度、进料浓度对渗透汽化分离乙酸乙酯和水混合物的性能的影响。结果表明,ZSM-5与PVA结合紧密且分散均匀,除了ZSM-5固有的亲水性外,ZSM-5还与PVA分子之间存在氢键相互作用,但两者之间并没有发生化学作用。随着进料浓度的增加,渗透通量增大,而分离因子呈减小趋势;随着进料温度升高,渗透通量和分离因子均增大;随着ZSM-5填充量的增加,渗透通量和分离因子均先增大后减小。当ZSM-5填充量为6%（质量）时,渗透通量和分离因子达到最大值,分别为1231 g/（m2·h）和6072,相比纯PVA膜分离指数（PSI）提高了2.9倍。新设计的PVA/ZSM-5混合基质膜（MMMs）可在工业水平上用于乙酸乙酯及其他类似化合物的脱水。
【文章来源】：化工学报. 2020,71(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
ZSM-5和不同PVA/ZSM-5混合基质膜的热重曲线
ZSM-5和不同PVA/ZSM-5混合基质膜的DTG曲线
ZSM-5、PVA和PVA/ZSM-5混合基质膜的红外光谱图如图4所示。在PVA膜的光谱曲线中，2960、2909 cm-1处的吸收峰分别对应为—CH2—和=CH—的伸缩振动吸收峰和1416 cm-1处归因于C—C的伸缩振动峰；在3321.15 cm-1附近为—OH的伸缩振动峰，该峰延伸至低波数的—CH2—和=CH—的伸缩振动峰附近，这证明PVA分子内部存在氢键；1089.05和1023.03 cm-1出的吸收峰与聚乙烯醇聚合物的结晶度有关[18]。加入ZSM-5后，—OH处吸收减小且略有转移，这表明可能发生了氢键的变化，1023.03至1089.05 cm-1区域内吸收峰随ZSM-5负载增加峰值强度增加。PVA/ZSM-5混合基质膜在1214 cm-1附近出现新的结晶峰，这是ZSM-5中的五元环链特征结构[30]。此外，与PVA和ZSM-5相比较，在PVA/ZSM-5混合基质膜中并未观察到其他新的吸收峰，表明ZSM-5与PVA之间未发生化学作用。图2 不同ZSM-5填充量改性的混合基质膜的断面扫描电镜图
本文编号：3360964
【文章来源】：化工学报. 2020,71(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
ZSM-5和不同PVA/ZSM-5混合基质膜的热重曲线
ZSM-5和不同PVA/ZSM-5混合基质膜的DTG曲线
ZSM-5、PVA和PVA/ZSM-5混合基质膜的红外光谱图如图4所示。在PVA膜的光谱曲线中，2960、2909 cm-1处的吸收峰分别对应为—CH2—和=CH—的伸缩振动吸收峰和1416 cm-1处归因于C—C的伸缩振动峰；在3321.15 cm-1附近为—OH的伸缩振动峰，该峰延伸至低波数的—CH2—和=CH—的伸缩振动峰附近，这证明PVA分子内部存在氢键；1089.05和1023.03 cm-1出的吸收峰与聚乙烯醇聚合物的结晶度有关[18]。加入ZSM-5后，—OH处吸收减小且略有转移，这表明可能发生了氢键的变化，1023.03至1089.05 cm-1区域内吸收峰随ZSM-5负载增加峰值强度增加。PVA/ZSM-5混合基质膜在1214 cm-1附近出现新的结晶峰，这是ZSM-5中的五元环链特征结构[30]。此外，与PVA和ZSM-5相比较，在PVA/ZSM-5混合基质膜中并未观察到其他新的吸收峰，表明ZSM-5与PVA之间未发生化学作用。图2 不同ZSM-5填充量改性的混合基质膜的断面扫描电镜图
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