现有和新兴的液体燃料加工系统依赖于分离脂肪族化合物的复杂混合物,例如费托 (FT) 合成法可将一氧化碳和氢气转化为直链烷烃及烯烃副产物。这些混合物需通过分馏加工成燃料、化学品和润滑剂,并进一步分离支链烃、直链烃及烯烃用于塑料和医药应用。相比高能耗的传统蒸馏技术,基于膜的分离技术为节能纯化提供了新方法,但液相下轻重烃、直链/支链烃及烯烃/石蜡的分离仍具挑战。采用有机溶剂反渗透 (OSRO) 技术,可通过压力驱动分离非水液体,利用溶解扩散模型实现分子吸附与渗透。然而,过度吸附可能引发膜塑化和膨胀效应,降低选择性和性能,优化膜材料以平衡吸附性能和渗透选择性仍是关键任务。
在此,南京大学郭盛研究员联和佐治亚理工学院Ryan Lively教授共同开发了一系列富氟聚(亚芳基胺)聚合物膜,其特征是刚性聚合物主链和隔离的全氟烷基侧链。这种组合使聚合物具有抵抗碳氢化合物浸泡引起的膨胀的能力,同时又不损失基于溶液的膜制造技术。这些材料在环境温度下表现出良好的液相烷烃异构体分离能力。通过一系列实验研究了将这些聚合物膜集成到燃料和化学原料分离过程中。基于这些实验的技术经济分析表明,性能最佳的膜材料可以大幅降低碳氢化合物分离的能源成本和相关碳排放(2 到 10 倍,具体取决于产品规格)。相关成果以“Fluorine-rich poly(arylene amine) membranes for the separation of liquid aliphatic compounds”为题发表在《Science》上,第一作者为Yi Ren,Hui Ma为共同一作。
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