SCIE
SCOPUS
On the effects of water exposure of as-synthesized LTA membranes on their structural properties and dehydration performances
저자
Kim, Pyoseop ; Hong, Sungwon ; Nam, Seung-Eun ; Park, You-In ; Choi, Nakwon ; Moon, Jong-Ho ; Choi, Jungkyu
발행기관
학술지명
권호사항
-
발행연도
2020
작성언어
-주제어
등재정보
SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
-
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>LTA (Linde Type A) type zeolites have been manufactured in a form of a continuous membrane and widely used for pervaporation-based dehydration of organic solvents. Despite the extremely high dehydration performances, the effects of parameters related to seed layer formation and, more importantly, water exposure of the resulting LTA membrane on the final membrane properties and, concomitant dehydration performances have not been investigated intensively. In this study, we examined how the immersion of as-synthesized LTA membranes in water (considering duration of water immersion) affected the membrane properties and dehydration performances. In addition, we focused on how to handle a LTA seed suspension (dependent on duration of precipitation) for forming proper seed layers on α-alumina tubes. We found that optimal preparation methods were necessary for securing a proper seed suspension and forming a seed layer that allowed for manufacturing high performance LTA membranes. In particular, when the disc-supported and tube-supported LTA membranes were immersed in water for ~12 h, they could show high dehydration performances with the H<SUB>2</SUB>O/CH<SUB>3</SUB>OH separation factors of ~860 ± 260 and ~910 ± 420, respectively, at 50 °C. However, after a critical time (~100–200 h), the corresponding dehydration performance was dramatically decreased, apparently due to the dissolution of LTA zeolites. Along with regular structural investigation with scanning electron microscopy and X-ray diffraction analyses, fluorescence confocal optical microscopy clearly revealed that the immersion of the LTA membranes in water resulted in forming almost defect-free membranes, but after some time, damaging the corresponding membrane structure. Nevertheless, the LTA membrane that did not contain non-zeolitic defects could preserve its aforementioned high dehydration performance with respect to a water-containing feed (~10 wt% H<SUB>2</SUB>O) up to ~102 h.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Properly prepared seed suspension allowed for forming a uniform LTA seed layer. </LI> <LI> Water immersion removed impure layers and led to high performance LTA membranes. </LI> <LI> Fluorescence confocal optical microscopy revealed no defects in the LTA membranes. </LI> <LI> The LTA membrane showed robust, high H<SUB>2</SUB>O/CH<SUB>3</SUB>OH separation performance. </LI> <LI> Too prolonged water immersion resulted in damaging the LTA membranes. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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