Traditionele PVC-films en MOF/COF-kristallijne poreuze membranen

Vergelijking Afmetingen

PVC-film(Inclusief PVC-tafelkleed / industriële PVC-scheidingsfilm)

MOF-kristallijne film

MOF-kristallijne film

Micro-poriënstructuur

Amorfe dichte films hebben een brede poriegrootteverdeling die niet nauwkeurig kan worden gecontroleerd; massatransport vindt plaats via de gaten tussen moleculaire ketens.

Geordende kristallijne structuur met poriegrootte 0,2–10 nm, atomair afstembare en monodisperse poriën

Volledig organische, stijve kristallijne structuur met ultra-microporeuze regelmaat, precieze poriegrootte en gelaagde, geordende kanalen

scheidingsmechanisme

Slechts enkele oplossing-diffusie, vertrouwend op polariteitsverschillen voor het zeven, met sterke willekeur

Drievoudige koppeling van zeven op grootte, selectieve adsorptie en beperkte diffusie op nanoschaal

Groottezeven gecombineerd met covalente raamwerkopsluiting voor metaal-vrije adsorptie zonder interferentie

Scheidingsprestaties

Er is een afweging-tussen flux en selectiviteit; ze kunnen niet tegelijkertijd worden verbeterd. Het is moeilijk om componenten van kleine moleculen met vergelijkbare eigenschappen te scheiden.

Hoge doorvoer en hoge selectiviteit, waardoor de Robeson-limiet wordt overschreden; De voordelen van CO₂- en waterstofscheiding zijn prominent aanwezig

Een extreem hoge scheidingsfactor, met uitzonderlijk vermogen voor de nauwkeurige scheiding van isomeren en water/organische verbindingen

Chemische stabiliteit

Niet bestand tegen organische oplosmiddelen en gevoelig voor zwelling; weekmakers migreren en het materiaal hardt uit bij hoge temperatuur en vochtigheid; bestand tegen zwakke zuren en logen

Sommige systemen zijn gevoelig voor hydrolyse en bezwijken bij blootstelling aan water of hoge temperaturen; ze zijn bestand tegen de meeste organische oplosmiddelen

Uitzonderlijk bestand tegen zuren en logen, verschillende organische oplosmiddelen en hoge/lage temperaturen; het skelet zwelt niet op en valt niet uiteen.

Structurele ontwerpbaarheid

Alleen grove mengaanpassingen zijn mogelijk, waardoor het onmogelijk is om de kanalen/functionele groepen nauwkeurig te regelen

Liganden kunnen worden gemodificeerd, waarbij amino- en hydroxylgroepen op specifieke plaatsen in de poriën worden geïntroduceerd, waardoor ze geschikt worden voor AI-reverse-design.

Voorbereiding en kosten

Extrusie-/stroomgietprocessen zijn volwassen, grondstoffen zijn goedkoop, continue massaproductie op grote- gebieden is mogelijk en de kosten zijn extreem laag.

De syntheseomstandigheden zijn mild, maar het is moeilijk om dunne films zonder grote -oppervlaktedefecten- te bereiden. De grondstofkosten zijn gematigd.

Het syntheseproces is streng, de kristaloriëntatie is moeilijk te controleren en de kosten van grootschalige membraanproductie op- schaal zijn hoog

Levensduur

Langdurig gebruik- leidt tot uitloging van weekmakers, wat resulteert in een voortdurende afbraak van het vloeimiddel en gemakkelijk verouderingsfalen

De levensduur is goed onder droge/omgevingstemperaturen; het frame is gevoelig voor beschadiging onder vochtige en warme omstandigheden.

Continue stabiele werking op lange- termijn met vrijwel geen prestatieverlies, geschikt voor strenge industriële omstandigheden

Toepasselijke scenario's

Eenvoudige gaszuivering, onderwijsexperimenten, pervaporatie met lage-vraag, civiele isolatiemembranen

Koolstofafvang, biogaszuivering, waterstofscheiding en gaszuivering op omgevingstemperatuur

Ontwatering van organische oplosmiddelen, pervaporatie van organisch afvalwater en scheiding van speciale fijne gassen

Defectcontrole

Het membraan heeft een matige uniformiteit, geen duidelijke gaatjes, maar de prestaties gaan achteruit naarmate het ouder wordt.

Korrelgrensopeningen en pinhole-defecten zijn moeilijk te elimineren, wat het onderscheppingseffect zal verminderen.

De vervaardiging van perfecte, defect-dunne films is de grootste uitdaging. Zelfs een klein aantal defecten kan de selectiviteit aanzienlijk verminderen.