Metal-organic framework MIL-53(Cr) as a superior adsorbent: Highly efficient separation of xylene isomers in liquid phase

吸附 选择性 二甲苯 化学 朗缪尔吸附模型 金属有机骨架 对二甲苯 选择性吸附 相(物质) 热力学 物理化学 有机化学 催化作用 甲苯 物理
作者
Zhenjiang He,Yuxi Yang,Peng Bai,Xianghai Guo
出处
期刊:Journal of Industrial and Engineering Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:77: 262-272 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.jiec.2019.04.047
摘要

Selective adsorption and separation of three xylene isomers of seven stable metal-organic frameworks (MOFs) were investigated, where MIL-53(Cr) manifested the highest adsorption capacity and apparent preference for o-xylene. Further detailed studies with MIL-53(Cr) showed that pseudo-second-order model fit best with adsorption kinetics of xylene isomers, and the isotherms were perfectly fitted by Langmuir isotherm model. The adsorption was proved to be a quick process, and both the changes of entropy and enthalpy contributed to the o-xylene selectivity, but which mainly resulted from the entropy effect. The adsorption capacity of preferable isomer o-xylene, on account of better packing efficiency, was record-breaking 8.19 mmol/g, and selectivity of OX/PX, OX/MX and MX/PX were 13.75, 8.01 and 1.72, respectively. Both the adsorption capacity and OX selectivity on MIL-53(Cr) in liquid phase adsorption and breakthrough experiments were super high, which discriminated it from zeolites and other materials reported so far. Combined with extremely short equilibrium time and high stability, MIL-53(Cr) can be a promising adsorbent for separation of xylenes in industrial process.
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