Journal de la science et de la technologie des membranes

Abstrait

Développement de membranes hybrides à base d'alginate de sodium et de silice hautement sélectives en eau par technique sol-gel pour la déshydratation par pervaporisation de l'éthanol

Shang Han, Shasha Na, Weixing Li et Weihong Xing

Afin d'améliorer les performances de la membrane d'alginate de sodium (SA) pour la déshydratation de l'éthanol, une nouvelle méthode de préparation de membranes SA-silice utilisant la méthode sol-gel a été proposée. Les membranes de pervaporisation hybrides ont été préparées par hydrolyse et condensation d'orthosilicate de tétraéthyle (TEOS) dans une solution aqueuse de SA. Les membranes obtenues ont été caractérisées par microscope électronique à balayage (MEB), spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie (EDX), spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), diffraction des rayons X (DRX), microscope à force atomique (AFM), thermogravimétrie (TG) et calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Ensuite, les membranes ont été testées par déshydratation par pervaporisation de l'éthanol. La FTIR a indiqué que des liaisons -Si-OC ont été obtenues. La XRD a montré que les particules de SiO2 étaient générées dans la matrice SA. La stabilité thermique des membranes hybrides a été améliorée après l'incorporation de TEOS dans le SA à partir des résultats de la DSC. La résistance à la traction de la membrane SA-40 a été améliorée après l'incorporation de TEOS dans le SA. L'effet du rapport massique du TEOS sur le SA sur les performances de séparation a été étudié. Le flux de perméat a été amélioré avec l'augmentation du rapport massique du TEOS sur le SA. Et le résultat a montré que le flux de perméat a atteint 274 gm-2.h-1 avec un facteur de séparation élevé de 17990 lorsque la quantité d'eau dans l'alimentation était de 10 % en poids à 50 °C. L'énergie d'activation apparente d'Arrhenius pour la perméation a été estimée à partir de la dépendance à la température des valeurs de perméation. L'énergie d'activation pour la perméation était de 15,1 kJ/mol.