【浙大团队实现丙烯、丙烷高纯分离 相关成果登《科学》】塑料、家电、医疗器械、合成纤维、化妆品……生活中很多化工产品的原料都是丙烯。丙烯是世界上产量最大的化工品之一，也是重要的基础化工原料。
然而在工业生产中，丙烯与丙烷就像是一对好朋友总是在一起，很难简单分离。《自然》杂志曾指出，发展高效节能的烯烃烷烃分离技术被誉为七项可以改变世界的化工分离过程之一。
浙江大学新闻网12月15日消息，日前，浙江大学化学工程与生物工程学院、杭州国际科创中心邢华斌教授、杨立峰研究员团队研发出一种新型阴离子功能化多孔材料ZU-609，通过调控孔口大小和孔腔尺寸，实现了丙烯丙烷的精准筛分与高丙烯扩散速率。这对于丙烯的低碳分离具有积极影响。
相关论文于北京时间2023年12月15日以“First Release”形式在线发表在国际顶级期刊《科学》（Science）。
丙烯与丙烷为何“难舍难分”？
丙烯与丙烷通过石油提炼而成，相互共存。它们两个长得像“双胞胎”，只有两个氢原子的差别，而且大小也非常接近，两者分子尺寸差异仅为0.4 Å，相当于百分之四个纳米，正因如此，要把丙烯与丙烷精准而快速地分离开来极具挑战。
分子筛分是实现尺寸相似物质高选择性识别的关键机理。其基本原理就是仅允许尺寸比吸附剂孔口小的分子进入孔道，尺寸大的分子被阻挡。
理论很完美，现实很残酷。由于狭窄的孔道会限制分子在内部的扩散，分子筛分材料长期以来面临着扩散传质差、吸附容量低、脱附难度大等问题，从而严重影响分离效率。
“为了提高烯烃通过速率，工业中常用高温来‘驱赶’气体快点‘跑’。”邢华斌说，但是这种方式降低了吸附剂的工作容量，也增加了分离过程能耗，不利于工业的大规模推广，“热驱动的烯烃生产过程的碳排放约占到全球总碳排放量的1%，是非常耗能的。”
如何在有限的空间里实现物质快速传递，即化学工程的“限域扩散传质”难题，一直是前沿研究领域。邢华斌说，在实验室的小瓶小罐里实现烯烃/烷烃精准分离，放到工厂里几百方几千方大小的装置设备里就不一定管用了，因此让分离过程更“快”，是提高化工过程效率的关键技术挑战，对于工业应用具有重要意义。
新型分子筛“快准狠”
由此，浙大科研人员精准调控，研发出快速、高效、低碳的分子筛材料ZU-609。这个新型分子筛材料通过对孔口的精准控制，仅允许丙烯分子进入，阻挡丙烷分子的通过，达到快速精准识别的效果。
为了让分离过程更快速，浙大研究人员采用了“两头小中间大”的筛分孔道，在孔道的进口和出口分别有“隔离墩”来阻挡丙烷分子，丙烯进入之后，又能在“中间宽”的孔道中快速通过，扩散系数相比于之前的分子筛材料提高了1-2个数量级。
分离的高效则表现在，通过ZU-609分子筛，可从等摩尔丙烯丙烷混合气中分离得到99.97%纯度丙烯。同时材料还表现出优异的脱附再生能力，常温下通过氮气吹扫或者抽真空减压就可以实现材料完全再生。
“我们研制的新型分子筛，既能够快速拉住通过其中的丙烯分子，同时还能够快速放手，这为高效低碳分离丙烯奠定了基础。”杨立峰说。
变压吸附计算结果表明，ZU-609丙烯分离能耗相较于之前报道的筛分材料降低2倍、丙烯生产效率提高2倍。“我们的研究为微孔扩散传质强化这一化学工程核心问题提供了新思路，为低碳分离技术发展奠定了基础。”邢华斌介绍，这也有利于超高纯电子化学品的国产化制备。
浙江大学化学工程与生物工程学院2019级博士生崔稷宇为论文第一作者，邢华斌和杨立峰为论文通讯作者。研究得到了国家自然科学基金（22122811、22227812和22108240）、浙江省自然科学基金（LR20B060001）的资助。
然而在工业生产中，丙烯与丙烷就像是一对好朋友总是在一起，很难简单分离。《自然》杂志曾指出，发展高效节能的烯烃烷烃分离技术被誉为七项可以改变世界的化工分离过程之一。
浙江大学新闻网12月15日消息，日前，浙江大学化学工程与生物工程学院、杭州国际科创中心邢华斌教授、杨立峰研究员团队研发出一种新型阴离子功能化多孔材料ZU-609，通过调控孔口大小和孔腔尺寸，实现了丙烯丙烷的精准筛分与高丙烯扩散速率。这对于丙烯的低碳分离具有积极影响。
相关论文于北京时间2023年12月15日以“First Release”形式在线发表在国际顶级期刊《科学》（Science）。
丙烯与丙烷为何“难舍难分”？
丙烯与丙烷通过石油提炼而成，相互共存。它们两个长得像“双胞胎”，只有两个氢原子的差别，而且大小也非常接近，两者分子尺寸差异仅为0.4 Å，相当于百分之四个纳米，正因如此，要把丙烯与丙烷精准而快速地分离开来极具挑战。
分子筛分是实现尺寸相似物质高选择性识别的关键机理。其基本原理就是仅允许尺寸比吸附剂孔口小的分子进入孔道，尺寸大的分子被阻挡。
理论很完美，现实很残酷。由于狭窄的孔道会限制分子在内部的扩散，分子筛分材料长期以来面临着扩散传质差、吸附容量低、脱附难度大等问题，从而严重影响分离效率。
“为了提高烯烃通过速率，工业中常用高温来‘驱赶’气体快点‘跑’。”邢华斌说，但是这种方式降低了吸附剂的工作容量，也增加了分离过程能耗，不利于工业的大规模推广，“热驱动的烯烃生产过程的碳排放约占到全球总碳排放量的1%，是非常耗能的。”
如何在有限的空间里实现物质快速传递，即化学工程的“限域扩散传质”难题，一直是前沿研究领域。邢华斌说，在实验室的小瓶小罐里实现烯烃/烷烃精准分离，放到工厂里几百方几千方大小的装置设备里就不一定管用了，因此让分离过程更“快”，是提高化工过程效率的关键技术挑战，对于工业应用具有重要意义。
新型分子筛“快准狠”
由此，浙大科研人员精准调控，研发出快速、高效、低碳的分子筛材料ZU-609。这个新型分子筛材料通过对孔口的精准控制，仅允许丙烯分子进入，阻挡丙烷分子的通过，达到快速精准识别的效果。
为了让分离过程更快速，浙大研究人员采用了“两头小中间大”的筛分孔道，在孔道的进口和出口分别有“隔离墩”来阻挡丙烷分子，丙烯进入之后，又能在“中间宽”的孔道中快速通过，扩散系数相比于之前的分子筛材料提高了1-2个数量级。
分离的高效则表现在，通过ZU-609分子筛，可从等摩尔丙烯丙烷混合气中分离得到99.97%纯度丙烯。同时材料还表现出优异的脱附再生能力，常温下通过氮气吹扫或者抽真空减压就可以实现材料完全再生。
“我们研制的新型分子筛，既能够快速拉住通过其中的丙烯分子，同时还能够快速放手，这为高效低碳分离丙烯奠定了基础。”杨立峰说。
变压吸附计算结果表明，ZU-609丙烯分离能耗相较于之前报道的筛分材料降低2倍、丙烯生产效率提高2倍。“我们的研究为微孔扩散传质强化这一化学工程核心问题提供了新思路，为低碳分离技术发展奠定了基础。”邢华斌介绍，这也有利于超高纯电子化学品的国产化制备。
浙江大学化学工程与生物工程学院2019级博士生崔稷宇为论文第一作者，邢华斌和杨立峰为论文通讯作者。研究得到了国家自然科学基金（22122811、22227812和22108240）、浙江省自然科学基金（LR20B060001）的资助。
不和社会较真，因为较不起；不和小人较真，因为不值得；不和朋友较真，因为不能弃；不和自己较真，因为伤身体；不和亲人较真，因为伤和气；不和往事较真，因为没价值；不和现实较真，因为要继续。在有限的时光里，好好吃饭，好好睡觉，健健康康的活着比什么都重要。生活不易，请继续努力，在未来的路上，愿你步伐坚定且内心坚强。不要太在意一些误解，你背后的努力别人可能看不到，就像你不能同时看到所有人背后的努力一样。宽容不是无原则地放纵，也不是忍气吞声，逆来顺受。宽容是以坦荡的心境，开阔的胸怀应对生活，发现事物的完美，感受生活的美丽。
心理学有啥好学的，只要你经历得够多，你自然就懂了，但是每个人反射弧不一样，以及对策不一样罢了。
不知道什么时候明白了，接受一切不如意和不完美。我和别人做法不一样。 身边很多人的选择是积怨，内耗，然后到临界值后爆发，如此反反复复对待人和事之后，会产生自我保护机制，变得“腹黑”，把世界都拒之门外。
本人选择了另一个办法，就是只看好的一面。 我的内心和大脑存储量有限，我不愿意让自己活的不开心，这样还会影响到身边的人。 我深知每个人都不完美，每个事情都可能会变得不如意。 永远都不怕重新开始，改变 永远也不迟。 之前国内意上被被刺，事情是不可控的，我接受这一切的发生，我也记得别人的好，反正接下来的路要我自己一个人走了。
每个人的动机出发点一定有自己觉得可靠的理由，没必要去要一个答案。
杀敌一千，自损八百的做法，带来的无止境的内耗和抑郁情绪。
你是npc，当你觉醒时，你想让自己生活在什么样的世界里，你就可以生活在这样的世界里。你身边的一切都是你自己创造的，你记住，你身边的一切都是你自己一手创造出来的。
我爱所有人～ 你们在我的世界里都是我的朋友[嘻嘻][嘻嘻][嘻嘻] 我是坚不可摧的。 所有人都可以帮助到我。
不知道什么时候明白了，接受一切不如意和不完美。我和别人做法不一样。 身边很多人的选择是积怨，内耗，然后到临界值后爆发，如此反反复复对待人和事之后，会产生自我保护机制，变得“腹黑”，把世界都拒之门外。
本人选择了另一个办法，就是只看好的一面。 我的内心和大脑存储量有限，我不愿意让自己活的不开心，这样还会影响到身边的人。 我深知每个人都不完美，每个事情都可能会变得不如意。 永远都不怕重新开始，改变 永远也不迟。 之前国内意上被被刺，事情是不可控的，我接受这一切的发生，我也记得别人的好，反正接下来的路要我自己一个人走了。
每个人的动机出发点一定有自己觉得可靠的理由，没必要去要一个答案。
杀敌一千，自损八百的做法，带来的无止境的内耗和抑郁情绪。
你是npc，当你觉醒时，你想让自己生活在什么样的世界里，你就可以生活在这样的世界里。你身边的一切都是你自己创造的，你记住，你身边的一切都是你自己一手创造出来的。
我爱所有人～ 你们在我的世界里都是我的朋友[嘻嘻][嘻嘻][嘻嘻] 我是坚不可摧的。 所有人都可以帮助到我。
✋热门推荐