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Polyelectrolyte Functionalized Ti2CTx MXene Membranes for Pervaporation Dehydration of Isopropanol/Water Mixtures
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2020-03-02 , DOI: 10.1021/acs.iecr.9b06881 Guozhen Liu 1 , Song Liu 1 , Kang Ma 1 , Haoyu Wang 1 , Xiaoyue Wang 1 , Gongping Liu 1 , Wanqin Jin 1
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2020-03-02 , DOI: 10.1021/acs.iecr.9b06881 Guozhen Liu 1 , Song Liu 1 , Kang Ma 1 , Haoyu Wang 1 , Xiaoyue Wang 1 , Gongping Liu 1 , Wanqin Jin 1
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Recently, owing to their excellent structural and transport properties, two-dimensional membranes have attracted tremendous interest for their potential application in molecular separation. In this work, a new type of functionalized Ti2CTx MXene membrane was proposed by introducing different kinds of polyelectrolytes to regulate the membrane physicochemical structure for pervaporation dehydration of isopropanol dehydration. The morphology, physical, and chemical properties of powders and MXene-based membranes were studied by SEM, AFM, FTIR, XPS, and contact angle test. Meanwhile, the effect of polyelectrolyte functionalization on the MXene membrane performance for isopropanol dehydration was also studied. The results showed that the poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) functionalized MXene membrane possesses the highest separation performance owing to the optimized electrostatic effect and hydrophilicity. Besides, other influencing factors including PDDA concentration, MXene loading, and operating conditions on the MXene membrane performance were also systematically investigated. The developed PDDA functionalized MXene membrane showed excellent separation performance for dehydration of 90 wt % isopropanol/water at 50 °C with a total flux of 1237 g/m2·h and separation factor of 1932, showing great potential in application of solvent dehydration.
中文翻译：
聚电解质功能化的Ti 2 CT x MXene膜用于异丙醇/水混合物的全蒸发脱水
近年来，由于其优异的结构和运输性能，二维膜因其在分子分离中的潜在应用而引起了极大的兴趣。在这项工作中，一种新型的功能化Ti 2 CT x提出了通过引入不同种类的聚电解质来调节膜物理化学结构以用于异丙醇脱水的全蒸发脱水的MXene膜。通过SEM，AFM，FTIR，XPS和接触角测试研究了粉末和基于MXene的膜的形貌，物理和化学性质。同时，还研究了聚电解质功能化对MXene膜对异丙醇脱水性能的影响。结果表明，聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）官能化的MXene膜由于具有最佳的静电效果和亲水性而具有最高的分离性能。此外，其他影响因素包括PDDA浓度，MXene含量，还对MXene膜性能的操作条件进行了系统研究。研发的PDDA功能化MXene膜在90°C的异丙醇/水在50°C的脱水条件下表现出优异的分离性能，总通量为1237 g / m2 ·h和1932的分离系数，显示了在溶剂脱水中的巨大应用潜力。
更新日期：2020-03-02
中文翻译：
聚电解质功能化的Ti 2 CT x MXene膜用于异丙醇/水混合物的全蒸发脱水
近年来，由于其优异的结构和运输性能，二维膜因其在分子分离中的潜在应用而引起了极大的兴趣。在这项工作中，一种新型的功能化Ti 2 CT x提出了通过引入不同种类的聚电解质来调节膜物理化学结构以用于异丙醇脱水的全蒸发脱水的MXene膜。通过SEM，AFM，FTIR，XPS和接触角测试研究了粉末和基于MXene的膜的形貌，物理和化学性质。同时，还研究了聚电解质功能化对MXene膜对异丙醇脱水性能的影响。结果表明，聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）官能化的MXene膜由于具有最佳的静电效果和亲水性而具有最高的分离性能。此外，其他影响因素包括PDDA浓度，MXene含量，还对MXene膜性能的操作条件进行了系统研究。研发的PDDA功能化MXene膜在90°C的异丙醇/水在50°C的脱水条件下表现出优异的分离性能，总通量为1237 g / m2 ·h和1932的分离系数，显示了在溶剂脱水中的巨大应用潜力。
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