Zeitschrift für Membranwissenschaft und -technologie

Abstrakt

Entwicklung hochwasserselektiver Natriumalginat-Silica-Hybridmembranen mittels Sol-Gel-Technik zur Pervaporationsdehydratation von Ethanol

Shang Han, Shasha Na, Weixing Li und Weihong Xing

Um die Leistung von Natriumalginatmembranen (SA) bei der Dehydratation von Ethanol zu verbessern, wurde ein neues Verfahren zur Herstellung von SA-Silica-Membranen unter Verwendung von Sol-Gel vorgeschlagen. Die hybriden Pervaporationsmembranen wurden durch Hydrolyse und Kondensation von Tetraethylorthosilikat (TEOS) in einer wässrigen SA-Lösung hergestellt. Die erhaltenen Membranen wurden mittels Rasterelektronenmikroskop (SEM), energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX), Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR), Röntgenbeugung (XRD), Rasterkraftmikroskop (AFM), Thermogravimetrie (TG) und Differenzialkalorimetrie (DSC) charakterisiert. Anschließend wurden die Membranen mittels Pervaporationsdehydratation von Ethanol getestet. FTIR zeigte, dass -Si-OC-Bindungen gebildet wurden. XRD zeigte, dass die SiO2-Partikel in der SA-Matrix erzeugt wurden. Den DSC-Ergebnissen zufolge wurde die thermische Stabilität der Hybridmembranen durch Einarbeitung von TEOS in SA verbessert. Die Zugfestigkeit der SA-40-Membran wurde durch Einarbeitung von TEOS in SA verbessert. Die Auswirkung des Massenverhältnisses von TEOS zu SA auf die Trennleistung wurde untersucht. Der Permeatfluss wurde mit zunehmendem Massenverhältnis von TEOS zu SA verbessert. Und das Ergebnis zeigte, dass der Permeatfluss 274 gm-2.h-1 mit einem hohen Trennfaktor von 17990 erreichte, wenn die Wassermenge im Zulauf 10 Gew.-% bei 50 °C betrug. Die scheinbare Arrhenius-Aktivierungsenergie für die Permeation wurde aus der Temperaturabhängigkeit der Permeationswerte geschätzt. Die Aktivierungsenergie für die Permeation betrug 15,1 kJ/mol.