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2022-07-22
3442
10月11日，西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院教授陳凱杰團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》上發(fā)表研究論文，表明他們在國際上首次利用三種金屬有機(jī)框架（MOFs）材料協(xié)同吸附，實(shí)現(xiàn)了在四組分混合氣體條件下，一步分離制備高純度乙烯。
乙烯的高純制備在初級化工原料生產(chǎn)中有著舉足輕重的作用，但是傳統(tǒng)的乙烯分離方法步驟煩瑣、能耗較高。乙烯與乙炔、乙烷、二氧化碳等氣體的物化特性十分相似，提純過程需要三步工藝——需使用堿性池分離二氧化碳；用貴金屬催化劑在高溫高壓條件下將乙炔轉(zhuǎn)化成乙烯或乙烷；而乙烯和乙烷兩種氣體的純化分離仍依賴于分步蒸餾工藝，即利用不同組分的沸點(diǎn)不同，控制其分步流出分離塔并收集。這樣的分離工藝步驟繁多、成本較高且能耗高。
據(jù)相關(guān)專家介紹，乙烯、乙炔、乙烷和二氧化碳四種氣體，在化工原料生產(chǎn)中經(jīng)?！敖Y(jié)伴而行”。想要實(shí)現(xiàn)乙烯的一步分離制備，就要使特定的“多孔MOF材料”選擇性地同時(shí)捕獲其他三種氣體，且只有乙烯不被吸附，從而將其單獨(dú)分離出來。這樣的道理非常簡單，實(shí)踐起來卻絕非易事。
陳凱杰團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，通過串聯(lián)三種MOF材料在單一吸附柱內(nèi)，能夠?qū)⒁胰病⒁彝楹投趸家来胃咝コ?，從而在吸附柱尾端?shí)現(xiàn)高純度乙烯（>99.9%）的一步分離收集。他們使用的“多孔材料”是由金屬離子和有機(jī)小分子通過配位鍵連接形成的原子三維有序排布的多孔晶體材料。這一物理吸附分離工藝在常溫條件下就可進(jìn)行，可大大降低乙烯分離工藝能耗，為復(fù)雜工業(yè)分離體系下綠色低能耗工藝的研發(fā)提供了一種全新的設(shè)計(jì)思路。
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