DOI:10.1016/j.cej.2020.125319

选择电纺聚丙烯纤维（PPF）膜作为接枝离子液体（ILs）的基材，避免了繁琐的ILs分离和回收。催化膜BILs-g-PPF的制备方法如下：进行长距离动态低温Ar等离子体流活化，然后将其与双-SO3H咪唑布朗斯台德酸性ILs（BILs）[（CH2）3SO3HVIm] HSO4接枝。采用BILs-g-PPF膜催化乙酸与乙醇的酯化反应，首次开发了一种新型多级膜串联反应器。选择可提供强活性H+的BILs作为催化剂，由于其高亲水性基团而有利于克服化学平衡。PPF膜的三维多孔网络体系结构提供了高比表面积，可接枝大量的BILs，并增强膜内传质。研究了最佳反应条件，结果如下：BILs的接枝率为213.5 mol/m3，反应温度为70℃，酸与醇的摩尔比为1:5，膜通量为21.36 L/（m2·h）。在单级催化膜系统中，酸转化率在8小时内达到66.24％。该多级膜串联反应器可以提高反应转化效率。对于失去了一些阴离子的用过的膜，可以通过使用质量浓度为10％的稀硫酸水溶液浸泡活化来很大程度上恢复其催化性能。所提出的反应动力学模型与进料量和膜结构参数相关，可以很好地预测不同条件下的酯化过程。

图1.BILs-g-PPF膜的制备过程。

图2.用于酯化的多级膜串联反应器。

图3.PPF和BILs-g-PPF膜的ATR-FTIR光谱。

图4.PPF和BILs-g-PPF膜的SEM图像。（a）原始PPF膜，（b）BILs-g-PPF膜

图5.反应物（M）的摩尔比对乙酸转化率的影响。酯化条件：70℃

图6.接枝度（G）对乙酸转化率的影响。酯化条件：70℃，8h，M为1:5，通量为21.36 L/（m2·h）。

图7.反应温度对乙酸转化率的影响。

图8.膜通量对乙酸转化率的影响。酯化条件：70℃，8小时，M为1:5，G为213.5 mol/m 3。

图9.BILs-g-PPF膜的可重复使用性。

图10.BILs-g-PPF微孔膜的XPS光谱。a-原始BILs-g-PPF膜；b-催化BILs-g-PPF膜一次酯化；c-再生BILs-g-PPF膜。

图11.多级BILs-g-PPF膜反应器的催化性能：（■）黑色膜，（●）均相BILs，（▲）单级BILs-g-PPF膜，（◆）两级BILs-g PPF膜，（▼）三级BILs-g-PPF膜。

图12.K与G的关系。

图13.酯化以获得活化能（Ea）和指数前因子（A）的Arrhenius图。

图14.在不同条件下酸转化率的实验值与理论值的模型验证。（a）、（b）和（c）仅更改G；（d）同时改变G和T酯化条件：70℃，M为1:5，通量为87.12 L/（m2·h）。

图15.膜反应器中酸转化率的实验值与理论值的模型验证。（a）两级系列和（b）三级系列