【壓縮機(jī)網(wǎng)】近年來(lái)，人類社會(huì)的能源和資源越來(lái)越依賴于天然氣、頁(yè)巖氣和乙烯等氣體，這對(duì)高效節(jié)能的氣體分離技術(shù)提出了迫切需求。然而氣體分離過(guò)程中普遍存在選擇性和容量難以兼具的現(xiàn)象（trade-off效應(yīng)）。由于這一限制，工業(yè)界往往以高昂的設(shè)備投資和巨大的能量消耗作為代價(jià)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高純氣體制備。

　　浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院邢華斌實(shí)驗(yàn)室，聯(lián)合6個(gè)國(guó)家科研人員，采用離子雜化多孔材料，突破了氣體分離選擇性和容量之間的trade-off效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了乙炔乙烯的高效分離。這一研究被認(rèn)為是氣體吸附分離技術(shù)領(lǐng)域的一大突破，研究論文由《科學(xué)》雜志在5月20日在線發(fā)表（DOI: 10.1126/science.aaf2458）。

　　論文選取化工重要原料乙烯和乙炔氣體為研究對(duì)象。乙烯是目前人類制造的z*大量的化學(xué)品（1.6億噸/年），乙烯生產(chǎn)的技術(shù)水平和規(guī)模標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展水平。乙炔則被譽(yù)為“有機(jī)化工之母”。在聚合級(jí)乙烯和乙炔的生產(chǎn)過(guò)程中，至關(guān)重要的一步是乙炔和乙烯的分離。邢華斌教授與合作者s*次提出了離子雜化多孔材料分離乙炔和乙烯的方法。

　　該材料擁有三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格上嵌有的無(wú)機(jī)陰離子通過(guò)氫鍵作用可專一性的識(shí)別乙炔分子，獲得迄今為止z*佳的乙炔乙烯分離選擇性。與此同時(shí)，調(diào)控陰離子的空間幾何分布和孔徑大小，促使被吸附的乙炔分子之間或乙炔-多孔材料之間形成協(xié)同作用，獲得極高的乙炔吸附容量。從而解決了傳統(tǒng)氣體吸附過(guò)程分離選擇性和容量難以兼具的巨大挑戰(zhàn)。

　　實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用該材料分離乙烯和乙炔的過(guò)程是將材料裝填入吸附柱中，混合氣體以一定流速通入吸附柱，乙炔被完全吸附，得到高純度乙烯。分離結(jié)束后，采用惰性氣體吹掃或加熱抽真空方法可以實(shí)現(xiàn)材料的再生和乙炔氣體的回收。整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單、高效和節(jié)能。

　　該研究成果不僅為乙烯和乙炔的高效分離與過(guò)程的節(jié)能降耗提供解決方法，而且也為其它重要?dú)怏w的分離提供了新的思路?！犊茖W(xué)》雜志的三位審稿專家對(duì)這篇文章均給予很高評(píng)價(jià)。認(rèn)為文章報(bào)道的吸附分離性能非常令人驚訝，在乙炔分離領(lǐng)域設(shè)立了新的標(biāo)桿。

　　邢華斌告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，乙炔乙烯分離這個(gè)方向他們組做了約六年時(shí)間，而此次《科學(xué)》文章報(bào)道的研究成果歷時(shí)近三年。他們下階段工作有兩方面，一是體系拓展，應(yīng)用到其他氣體的分離，二是力爭(zhēng)把乙炔乙烯分離技術(shù)走向?qū)嶋H工業(yè)應(yīng)用。

　　邢華斌教授、利莫瑞克大學(xué)Michael J. Zaworotko教授、德克薩斯大學(xué)圣安東尼奧分校陳邦林教授為論文共同通訊作者；浙江大學(xué)博士生崔希利和利莫瑞克大學(xué)陳凱杰博士后為共同第一作者。該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目、國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”青年拔尖人才、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才等項(xiàng)目的資助。 

來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)