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乙烯乙炔可高效分离(创新故事)_网易新闻

时间:2018-06-21 来源: 人气:0
(原标题:乙烯乙炔可高效分离(创新故事))
日前,美国《科学》杂志在线发表浙江大学化学工程生物工程学院邢华斌实验室与国际合作者的研究进展:采用杂化多孔材料分离乙炔和乙烯,可兼具高分离选择性与高吸附容量。这一研究被认为是气体吸附分离技术领域的一大突破,为相关气体分离技术的发展提供了新的思路。
近年来,随着天然气、页岩气和乙烯等气体成为越来越重要的能源和化工原料,研发高效节能的气体分离技术也越来越迫切。但是,气体分离过程中普遍存在选择性和容量难以兼具的现象。
选择性好的材料,往往吸附的容量不高;吸附容量高的,又在选择性上差强人意。邢华斌教授说:“这就像一个跷跷板,一头沉下去,另一头就得翘起来。”
邢华斌与合作者选取化学工业重要气体——乙烯和乙炔作为分离对象,两者都是非常重要的化工原料。乙烯生产的技术水平、产量和规模标志着一个国家石油化工业的发展水平,乙炔则被誉为“有机化工之母”。在聚合级乙烯和乙炔的生产过程中,至关重要的一步是乙炔和乙烯的分离。课题组首次提出了离子杂化多孔材料吸附分离乙炔和乙烯的方法。
这种离子杂化多孔材料拥有三维网格结构,网格上嵌有的无机阴离子通过氢键作用可专一性地识别乙炔分子,获得迄今为止最佳的乙炔乙烯分离选择性。与此同时,调控阴离子的空间几何分布和孔径大小,促使被吸附的乙炔分子之间或乙炔—多孔材料之间形成协同作用,获得极高的乙炔吸附容量,从而解决了传统气体吸附过程选择性和容量难以兼具的巨大挑战。研究团队还与美国国家标准与技术研究院的周伟研究员合作,采用中子衍射验证了杂化多孔材料吸附乙炔的结构和机理。
“我们使用的材料不但‘专一’,而且‘胃口’很大。”邢华斌说,“令人感兴趣的是,我们第一次发现每四个乙炔分子可以手拉手,形成团簇,这样材料的‘胃口’就更大了。”
论文的第一作者、博士生崔希利展示了实验室中应用该材料分离乙烯和乙炔的过程:将杂化多孔材料装填入吸附柱中,乙炔和乙烯混合气体以一定流速通入吸附柱,乙炔被完全吸附,得到高纯度乙烯。
该研究成果不仅为乙烯和乙炔的高效分离与过程的节能降耗提供解决方法,而且也为其它重要气体的分离提供了新的思路。《科学》杂志的三位审稿专家对这篇文章均给予很高评价,认为文章报道的吸附分离性能非常令人惊讶,在乙炔分离领域设立了新的标杆。
本文来源:人民网-人民日报
责任编辑:王晓易_NE0011
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