北化秦培勇教授團隊《J. Clean. Prod.》綜述：糠醛滲透汽化分離用膜研究進展
2023-02-27 來源：高分子科技
化石資源危機和環境污染問題加速了世界各國對生物質資源的研究和開發。糠醛是一種重要的平臺化合物，其直接或間接生產的有機化學品多達1600種，已成為生物基化學品研究領域的一大熱點。然而，傳統生物基糠醛生產工藝濃度極低，造成極高的分離能耗和生產成本。因此，開發高效的糠醛分離技術具有重要意義。滲透汽化具有穩定性高、能耗低與細胞毒性小等特點，無需額外引入化學品，可極大降低分離過程的能耗；其核心膜材料主導著過程經濟性。近日，北京化工大學秦培勇教授課題組在國際期刊《J. Clean. Prod.》發表題為“Recent progress in pervaporation membranes for furfural recovery: A mini review”（DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.136481）的綜述文章。從滲透汽化膜材料類型、分離特性、制備方法及其糠醛分離過程耦合等方面，回顧了糠醛滲透汽化分離用膜的最新進展；展望了有關膜材料的發展機遇與挑戰。文章第一作者為北京化工大學博士生莊嚴，通訊作者為北京化工大學司志豪博士與秦培勇教授。
近年來糠醛滲透汽化分離膜主要集中在聚合物膜，如PDMS、PTFPMS、PUU和PEBA等，及其以ZIF-8、ZIF-7、石墨烯、MIL-53、COF-300、POSS為填料的混合基質膜，相關報道數逐漸增加。本文詳細闡述了聚合物膜與糠醛分子相互作用關系，概括了氟化、嵌段共聚和交聯結構調整等疏水性強化的方法。針對當前有機膜制備效率低的問題，介紹了以熱交聯法和光交聯法為基礎的過程優化方法，如過程參數優化和預聚體分子重構等。進一步總結了混合基質膜中粒子分散性及其與聚合物相容性對分離性能的影響，從粒子/滲透分子/聚合物相互作用的角度介紹了提升糠醛分子傳質的方法，如粒子缺陷工程、尺寸調控和疏水性改性等。此外，本文針對真實糠醛分離耦合過程的膜污染和能耗不友好問題，概述了當前抗污膜開發的進展以及汽提-滲透汽化多級耦合的應用情況。總之，滲透汽化技術對于糠醛生物基路線的分離具有非常大的應用潛力，更多高質量的膜材料有待開發。
圖1 糠醛滲透汽化分離用膜概要示意圖
圖2 滲透汽化分離糠醛研究報道數
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136481
下載：Recent progress in pervaporation membranes for furfural recovery: A mini review
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（責任編輯：xu）
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