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近年來，人類社會的能源和資源越來越依賴于天然氣、頁巖氣和乙烯等氣體，這對高效節(jié)能的氣體分離技術(shù)提出了迫切需求。然而氣體分離過程中普遍存在選擇性和容量難以兼具的現(xiàn)象。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，來實現(xiàn)高純氣體制備。
浙江大學化學工程與生物工程學院邢華斌實驗室，聯(lián)合6個國家科研人員，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，實現(xiàn)了乙炔乙烯的高效分離。這一研究被認為是氣體吸附分離技術(shù)領(lǐng)域的一大突破。
乙烯是目前人類制造的最大量的化學品，乙烯生產(chǎn)的技術(shù)水平和規(guī)模標志著一個國家石油化學工業(yè)的發(fā)展水平。乙炔則被譽為“有機化工之母”。在聚合級乙烯和乙炔的生產(chǎn)過程中，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第一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)格上嵌有的無機陰離子通過氫鍵作用可專一性的識別乙炔分子，獲得目前為止最佳的乙炔乙烯分離選擇性。與此同時，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)氣體吸附過程分離選擇性和容量難以兼具的巨大挑戰(zhàn)。
實驗室中應用該材料分離乙烯和乙炔的過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現(xiàn)材料的再生和乙炔氣體的回收。整個過程簡單、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程的節(jié)能降耗提供解決方法，而且也為其它重要氣體的分離提供了新的思路。
邢華斌表示，乙炔乙烯分離這個方向他們組做了約六年時間，他們下階段工作有兩方面，一是體系拓展，應用到其他氣體的分離，二是力爭把乙炔乙烯分離技術(shù)走向?qū)嶋H工業(yè)應用。
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