ZIF-8填充聚硅氧烷膜的制备及渗透汽化分离水中正丁醇

渗透汽化（ｐｅｒｖａｐｏｒａｔｉｏｎ，ＰＶ）作为液体混合物的分离技术，以其分离效率高，能量消耗少，适宜分离共沸点化合物等优点，有望实现发酵液中正丁醇分离回收的工业化应用．其分离原理是利用渗透气化膜对组分不同的吸附和不同扩散选择性来实现分离的．目前，国内外渗透汽化膜分离技术在有机溶剂中少量水脱除方面已经实现了大规模的工业化应用．但从水中脱除或回收低浓度有机物还处在初级应用阶段［１］，特别是随着生物能源的发展，采用渗透汽化技术从水中分离低浓度的丁醇已成为了众多研究者关注的研究课题．

 

许多疏水高分子材料已经被用来回收水中正丁醇，例如ＰＤＭＳ［２］（聚二甲基硅氧烷）、ＰＥＢＡ［３］（聚醚嵌段酰胺）、ＰＶＤＦ［４］（聚偏氟乙烯）等，其中ＰＤＭＳ膜的分离性能最优，然而渗透性和选择性之间的ｔｒａｄｅｏｆｆ效应制约了纯高分子膜分离性能的进一步提高．

 

前人发现将ｚｅｏｌｉｔｅ［５］，ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ等［６］疏水无机粒子添加到膜内制成有机－无机杂化膜，能有效改善膜的分离性能．但由于无机粒子与高分子链段之间的不相容性，要制备出无缺陷的杂化膜须将无机粒子进行表面改性等操作［７］．ＺＩＦ－８是金属有机化合物（ＭＯＦ）的一种，相比上述的无机粒子，它具有合成简单迅速、成本低、高的比表面积、孔径可调控、功能性的孔道、灵活的化学结构以及超疏水性［８］等优点，其化学式为Ｚｎ［ＭｅｌＭ］２（ＭｅｌＭ＝２－ 甲基咪唑），ＺＩＦ－８由甲基咪唑与金属原子Ｚｎ构成最基本单元，每个Ｚｎ与４个甲基咪唑环上的Ｎ 原子配位，从而形成四面体的ＺｎＮ４晶格．这些晶格由２－ 甲基咪唑环连接，实验表明它对醇类具有很好的吸附性［９］．上述特征使它更适于直接添加到膜中制备结构均一紧密的有机－无机杂化膜．