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中化新網(wǎng)訊 8月2日，從暨南大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院傳出消息，該院陸偉剛教授和李丹教授研究團(tuán)隊(duì)在丙烯/丙烷分離技術(shù)研究中獲得新突破。他們針對(duì)金屬—有機(jī)框架材料(MOF)材料，首次提出正交陣列動(dòng)態(tài)篩分機(jī)制，構(gòu)筑了基于該分離機(jī)制的框架材料(JNU-3)，為高效分離丙烯/丙烷提供了綠色方案。
據(jù)該研究團(tuán)隊(duì)成員、暨南大學(xué)博士研究生曾恒介紹：“該材料擁有三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的一維通道兩側(cè)是排列整齊的分子口袋，分子口袋和一維通道通過(guò)動(dòng)態(tài)葫蘆形窗口相連。當(dāng)氣體在一維通道中快速擴(kuò)散時(shí)，分子口袋通過(guò)葫蘆形窗口選擇性地捕獲丙烯分子，從而獲得較佳的丙烯/丙烷分離效果。”
團(tuán)隊(duì)的研究數(shù)據(jù)顯示，應(yīng)用JNU-3材料時(shí)，丙烯/丙烷(50/50)混合物在298K下以1毫升/分的總流速流過(guò)填充床，收集到的丙烷純度不低于99.99%，出口氣流中的丙烯和丙烷迅速達(dá)到等摩爾濃度。在丙烯的脫附過(guò)程中，根據(jù)丙烯的解吸曲線，混合氣體流速分別為1毫升/分、6毫升/分時(shí)，丙烯的生產(chǎn)能力和純度分別為34.2升/千克(99.5%)、53.5升/千克(99.5%)。即使在50%相對(duì)濕度的潮濕條件下，流速為6.0毫升/分等摩爾丙烯/丙烷混合氣，丙烯分離的生產(chǎn)能力和純度也可達(dá)44.9升/千克(99.5%)。
丙烯是最基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料之一，年產(chǎn)量超過(guò)1億噸。丙烷裂解是丙烯生產(chǎn)的傳統(tǒng)技術(shù)路線。然而，這一技術(shù)不能直接得到高純度丙烯。為去除殘留的丙烷，工業(yè)上往往以高昂的設(shè)備投資和巨大的能量消耗作為代價(jià)。尋求綠色的分離方案，是未來(lái)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的重大需求。
MOF是一類新興的由金屬節(jié)點(diǎn)和有機(jī)配體通過(guò)自組裝形成的具有確定組成與結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料。和傳統(tǒng)的多孔材料相比，MOF憑借其可設(shè)計(jì)剪裁的框架和豐富多樣的孔道結(jié)構(gòu)吸引了科研工作者的廣泛興趣。
為此，研究團(tuán)隊(duì)在前期研究基礎(chǔ)上，針對(duì)MOF材料提出正交陣列動(dòng)態(tài)篩分機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)框架材料組裝和物理性能的精準(zhǔn)調(diào)控。據(jù)曾恒介紹，該框架材料具有結(jié)構(gòu)精確和分離性能顯著的優(yōu)勢(shì)。
下一步，該研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)開(kāi)發(fā)優(yōu)先吸附丙烷的材料，希望這樣的“反轉(zhuǎn)選擇性”技術(shù)能夠從丙烷/丙烯混合物中一步得到高純丙烯，進(jìn)一步提高能源和分離工藝的效率。
