Published December 7, 2020
| Version v1
Publication
Open
Facile Preparation of a Laponite/PVA Mixed Matrix Membrane for Efficient and Sustainable Pervaporative Dehydration of C1–C3 Alcohols
- 1. Budapest University of Technology and Economics
- 2. National Research Centre
- 3. Eötvös Loránd University
- 4. University of Miskolc
Description
The exfoliation method was applied for the preparation of high-water selective mixed matrix membranes (MMMs), especially for the dehydration of C1–C3 alcohol–water solutions. Herein, a facile and easy method was employed to fabricate physically cross-linked Laponite nanosilicate clay–PVA MMMs without additional cross-linking by a one-step synthesis route for water dehydration from methanol, ethanol, and isopropanol aqueous solutions. The morphologies, chemical structures, thermal stabilities, and surface hydrophilicity of Laponite–PVA MMMs were investigated properly by different characterization techniques. The Laponite concentration has affected the fractional free volume of the membranes, as proven by positron annihilation lifetime spectroscopy analysis. The MMMs displayed both a significant improvement in the separation factor and remarkable enhancement in the permeation fluxes for the three alcohol systems. The influence of the operating temperature on the MMM performance was investigated for the methanol/water solution. The methanol permeability was 100-fold lower than that of the water, indicating that the membranes are more water selective. Particularly, the Laponite–PVA membrane with 5 mg/mL Laponite loading exhibits excellent separation efficiency for C1–C3 dehydration having water permeabilities higher than most other polymeric membranes from the other literature studies of 2.82, 2.08, and 1.56 mg m–1 h–1 kPa–1 for methanol, ethanol, and isopropanol/water systems, respectively. This membrane development allows a more efficient and sustainable separation of aqueous alcoholic mixtures.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم تطبيق طريقة التقشير لتحضير أغشية مصفوفة مختلطة انتقائية عالية الماء (MMMs)، خاصة لتجفيف محاليل الماء والكحول C1 - C3. هنا، تم استخدام طريقة سهلة وسهلة لتصنيع طين لابونيت النانوي المرتبط جسديًا بدون ربط إضافي من خلال مسار تخليقي من خطوة واحدة لتجفيف المياه من المحاليل المائية للميثانول والإيثانول والأيزوبروبانول. تم فحص المورفولوجيات والتراكيب الكيميائية والثبات الحراري والماء السطحي لـ Laponite - PVA MMMs بشكل صحيح من خلال تقنيات توصيف مختلفة. أثر تركيز اللابونايت على الحجم الحر الجزئي للأغشية، كما ثبت من خلال تحليل التحليل الطيفي لإبادة البوزيترون مدى الحياة. أظهرت MMMs تحسنًا كبيرًا في عامل الفصل وتحسينًا ملحوظًا في تدفقات التخلل لأنظمة الكحول الثلاثة. تم التحقق من تأثير درجة حرارة التشغيل على أداء MMM لمحلول الميثانول/الماء. كانت نفاذية الميثانول أقل 100 مرة من نفاذية الماء، مما يشير إلى أن الأغشية أكثر انتقائية للماء. على وجه الخصوص، يُظهر غشاء Laponite - PVA مع تحميل Laponite 5 مجم/مل كفاءة فصل ممتازة للجفاف C1 - C3 الذي له نفاذية مياه أعلى من معظم الأغشية البوليمرية الأخرى من الدراسات الأدبية الأخرى 2.82 و 2.08 و 1.56 مجم m -1 h -1 kPa -1 لأنظمة الميثانول والإيثانول والأيزوبروبانول/الماء، على التوالي. يسمح هذا التطور الغشائي بفصل أكثر كفاءة واستدامة للمخاليط الكحولية المائية.Translated Description (French)
La méthode d'exfoliation a été appliquée pour la préparation de membranes à matrice mixte (MMM) sélectives à haute teneur en eau, en particulier pour la déshydratation de solutions alcool-eau C1–C3. Ici, un procédé facile et facile a été utilisé pour fabriquer des MMM d'argile de nanosilicate de laponite physiquement réticulée sans réticulation supplémentaire par une voie de synthèse en une étape pour la déshydratation de l'eau à partir de solutions aqueuses de méthanol, d'éthanol et d'isopropanol. Les morphologies, les structures chimiques, les stabilités thermiques et l'hydrophilie de surface des MMM de Laponite-PVA ont été étudiées correctement par différentes techniques de caractérisation. La concentration en Laponite a affecté le volume libre fractionné des membranes, comme le prouve l'analyse spectroscopique de la durée de vie de l'annihilation des positrons. Les MMM ont montré à la fois une amélioration significative du facteur de séparation et une amélioration remarquable des flux de perméation pour les trois systèmes d'alcool. L'influence de la température de fonctionnement sur la performance MMM a été étudiée pour la solution méthanol/eau. La perméabilité au méthanol était 100 fois inférieure à celle de l'eau, ce qui indique que les membranes sont plus sélectives pour l'eau. En particulier, la membrane Laponite-PVA avec une charge de 5 mg/mL de Laponite présente une excellente efficacité de séparation pour la déshydratation C1–C3 ayant des perméabilités à l'eau supérieures à la plupart des autres membranes polymères des autres études de la littérature de 2,82, 2,08 et 1,56 mg m–1 h–1 kPa-1 pour les systèmes méthanol, éthanol et isopropanol/eau, respectivement. Ce développement membranaire permet une séparation plus efficace et durable des mélanges hydroalcooliques.Translated Description (Spanish)
El método de exfoliación se aplicó para la preparación de membranas de matriz mixta selectivas de alto contenido de agua (MMM), especialmente para la deshidratación de soluciones de alcohol C1-C3-agua. En la presente, se empleó un método fácil y sencillo para fabricar MMM de arcilla de nanosilicato de Laponita-PVA físicamente reticulados sin reticulación adicional mediante una ruta de síntesis de una etapa para la deshidratación de agua a partir de soluciones acuosas de metanol, etanol e isopropanol. Las morfologías, estructuras químicas, estabilidades térmicas e hidrofilicidad superficial de los MMM de Laponite-PVA se investigaron adecuadamente mediante diferentes técnicas de caracterización. La concentración de Laponita ha afectado el volumen libre fraccional de las membranas, como lo demuestra el análisis de espectroscopía de vida útil de aniquilación de positrones. Los MMM mostraron una mejora significativa en el factor de separación y una mejora notable en los flujos de permeación para los tres sistemas de alcohol. Se investigó la influencia de la temperatura de funcionamiento en el rendimiento de MMM para la solución de metanol/agua. La permeabilidad del metanol fue 100 veces menor que la del agua, lo que indica que las membranas son más selectivas para el agua. Particularmente, la membrana Laponite–PVA con 5 mg/mL de carga de Laponite exhibe una excelente eficiencia de separación para la deshidratación C1–C3 que tiene permeabilidades al agua más altas que la mayoría de las otras membranas poliméricas de los otros estudios de la literatura de 2.82, 2.08 y 1.56 mg m–1 h–1 kPa–1 para sistemas de metanol, etanol e isopropanol/agua, respectivamente. Este desarrollo de membranas permite una separación más eficiente y sostenible de las mezclas alcohólicas acuosas.Files
acsomega.0c04380.pdf
Files
(15.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:fa7d27709c901bfc349bc42496ad48a8
|
15.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحضير سطحي لغشاء مصفوفة مختلطة لابونيت/بولي فينيل أ للتجفيف التبخيري الفعال والمستدام للكحولات C1 - C3
- Translated title (French)
- Préparation facile d'une membrane à matrice mixte Laponite/PVA pour une déshydratation per- vaporative efficace et durable des alcools C1–C3
- Translated title (Spanish)
- Preparación Fácil de una Membrana de Matriz Mixta Laponita/PVA para la Deshidratación Pervaporativa Eficiente y Sostenible de Alcoholes C1–C3
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3113155231
- DOI
- 10.1021/acsomega.0c04380
References
- https://openalex.org/W1753322248
- https://openalex.org/W1968991896
- https://openalex.org/W1969394827
- https://openalex.org/W1970894453
- https://openalex.org/W1974797255
- https://openalex.org/W1978649443
- https://openalex.org/W1980878090
- https://openalex.org/W1983478907
- https://openalex.org/W2001712521
- https://openalex.org/W2001917906
- https://openalex.org/W2005104009
- https://openalex.org/W2006771628
- https://openalex.org/W2012971549
- https://openalex.org/W2019236235
- https://openalex.org/W2023606916
- https://openalex.org/W2025231331
- https://openalex.org/W2026512392
- https://openalex.org/W2036778978
- https://openalex.org/W2039070580
- https://openalex.org/W2043303476
- https://openalex.org/W2047669535
- https://openalex.org/W2065190729
- https://openalex.org/W2067594142
- https://openalex.org/W2068502190
- https://openalex.org/W2070904685
- https://openalex.org/W2074289277
- https://openalex.org/W2076434023
- https://openalex.org/W2078330144
- https://openalex.org/W2082067748
- https://openalex.org/W2083563845
- https://openalex.org/W2084277868
- https://openalex.org/W2085702915
- https://openalex.org/W2105503244
- https://openalex.org/W2110594459
- https://openalex.org/W2124812982
- https://openalex.org/W2126689611
- https://openalex.org/W2127491212
- https://openalex.org/W2160143393
- https://openalex.org/W2160351821
- https://openalex.org/W2312887979
- https://openalex.org/W2316239060
- https://openalex.org/W2334409979
- https://openalex.org/W2488621073
- https://openalex.org/W2492289546
- https://openalex.org/W2593309890
- https://openalex.org/W2624688257
- https://openalex.org/W2746482619
- https://openalex.org/W2767916162
- https://openalex.org/W2768680853
- https://openalex.org/W2772977245
- https://openalex.org/W2774112616
- https://openalex.org/W2804941588
- https://openalex.org/W2805279858
- https://openalex.org/W2900843656
- https://openalex.org/W2905379565
- https://openalex.org/W2905562332
- https://openalex.org/W2929369419
- https://openalex.org/W2971466329