Performance Evaluation of Supported Ionic Liquid Membranes (SILMs) Derived from Optimized PES/PDMS/ZIF-L Composites for CO2 Separation

渗透 制作 离子液体 材料科学 沸石咪唑盐骨架 选择性 复合数 复合材料 多孔性 化学工程 化学 金属有机骨架 催化作用 有机化学 吸附 渗透 替代医学 病理 工程类 医学 生物化学
作者
Meor Muhammad Hafiz Shah Buddin,A.L. Ahmad
出处
期刊:Industrial & Engineering Chemistry Research [American Chemical Society]
卷期号:62 (12): 5199-5215 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.iecr.2c03935
摘要

This study proposes the fabrication of metal–organic framework (MOF)-based supported ionic liquid membranes (SILMs) to separate CO2 selectively. This report consists of two main parts; the first part focuses on optimizing polyethersulfone/poly(dimethylsiloxane)/zeolitic imidazolate framework-L (PES/PDMS/ZIF-L) composite membrane fabrication to improve CO2 permeance and selectivity simultaneously. The optimization process was carried out by the Box–Behnken design (BBD). At the optimized conditions (4.70 wt % PDMS, 5 mm/s withdrawal speed, 73.5 s dipping time, and 1.5:1 ZIF-L:PDMS ratio), the composite membrane recorded 6.61 GPU of CO2 permeance. Furthermore, the CO2/N2 and CO2/CH4 selectivities were 20.20 and 6.19, respectively. The second part of this report focuses on developing the supported ionic liquid membrane (SILM) by altering the optimized PES/PDMS/ZIF-L membrane. The SILM fabricated in this study undergoes a distinct fabrication method where the ionic liquid ([BMIM][BF4]) was impregnated in the ZIF-L instead of the porous support. Such a fabrication method was attempted due to the flexible structure of ZIF-L as a response to heat and able to immobilize the IL. As a result, SILM performed effectively as the CO2 permeance increased to 9.96 GPU at CO2/N2 and CO2/CH4 selectivities of 44.97 and 30.77, respectively. It is hypothesized that the enhancement of performance was achieved due to the synergy between the ZIF-L and IL, as revealed in this article.

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