ZIF-67/PEBA 杂化膜分离水中乙酸乙酯

鲁落义, 胡听听, 王 维, 徐大鹏, 邹 昀, 童张法

(广西大学 化学化工学院, 广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室, 广西 南宁 530004)

1 前 言

乙酸乙酯在工业上主要通过酯化反应合成，及时从反应体系分离出产物可以提高可逆反应的正向转化率。利用精馏技术分离乙酸乙酯-水混合溶液，存在分离能耗高、效率低等问题[1]。渗透汽化(pervaporation)膜分离技术具有操作简单、能耗低和不受气液平衡限制等优点[2]，适宜分离酯水混合稀溶液。选取适合的膜材料是实现该技术工业化的关键，其中聚醚共聚酰胺(PEBA)具有优越的机械性能、亲有机性、热稳定性和成膜性能[3]，在分离水中有机物领域引起研究者广泛关注。已有研究[4-6]表明PEBA 膜在乙酸正丁酯-水、硫代丁酸甲酯-水和糠醛-水等混合体系分离上获得较好的效果。使用无机颗粒填充改性手段能够有效克服渗透通量和分离因子之间存在的“折中效应”[7]，从而提高有机膜的分离性能。常用的填充材料有二氧化硅(SiO2)[8-9]、碳纳米管(CNT)[10]、多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)[11]和分子筛[12-13]等，但无机颗粒和聚合物之间相容性差[14]。沸石咪唑酯骨架(ZIFs)是金属有机骨架(MOFs)的一个亚类，具有热稳定性和化学稳定性，还兼具无机材料的刚性和有机材料的柔性特征[15]，与聚合物有更好的相容性，被认为是提高膜材料分离性能的理想填料。Ding 等[16]研究发现ZIF-8 填充PEBA能够增强膜疏水性，Wang 等[17]研究发现ZIF-7 与聚二甲基硅氧烷(PDMS)间有好的界面相容性，并且ZIF-7 能够在PDMS 基质中均匀分散，掺杂改性有助于提高丁醇/水体系的分离选择性。……