記者近日從南京大學獲悉，該?；瘜W化工學院郭盛團隊與美國佐治亞理工學院Ryan P. Lively教授團隊聯(lián)合開發(fā)了一種新型膜材料，可以實現(xiàn)有機烴類低能耗、高效率的分離過程，這標志著膜分離技術在可持續(xù)烴類應用上邁出重要一步。國際頂級期刊《科學》1月9日在線發(fā)布了這一重要進展。

能源轉型大潮已至，由碳、氫元素組成的烴類化合物由于是燃料以及有機化工品重要組成而備受關注，尤其是通過可再生資源形成的烴類化合物更被視為未來燃料和化工品重要來源。然而，其高效分離純化一直是個難題，分離過程中的高能耗和碳排放一直阻礙著可持續(xù)烴類化合物大規(guī)模應用。

以目前廣泛應用于液態(tài)烴類分離的傳統(tǒng)蒸餾法為例，其過程中的能耗就相當可觀。郭盛列舉數據說，“我們國家工業(yè)能耗占全社會總能耗的67%，其中蒸餾這一項就占全社會總能耗的13%，是絕對的‘耗能大戶’。”此外，蒸餾法也非“萬能”，在一些烴類分離的場景無法應用，“一些材料不受熱，在高溫蒸餾過程中就壞掉了。”

針對以上痛點，郭盛團隊從膜材料入手，探索新的分離技術。“膜分離技術與蒸餾技術是不同賽道，各有優(yōu)勢，比如膜分離技術可以在室溫下進行，但需要一定壓力推動。”郭盛科普道，“我們所采用的膜分離技術過程，與大家熟知的海水淡化所運用的反滲透技術類似，利用半透膜的選擇透過性，在壓力作用下使水分子通過而留下鹽分。我們也是制備了特殊的半滲透膜，讓特定的化合物選擇性通過，從而完成烴類化合物高精度、高通量的分離過程。”

方法聽起來不難，但“選擇”的過程卻面臨巨大挑戰(zhàn)。液態(tài)烴類混合物內部的尺寸差異極小，在0.1-0.3納米左右。研究團隊經過長時間的實驗和探索，終于開發(fā)出了一種具有亞納米微孔結構的新型耐溶劑膜材料。這種膜材料具有很好的親油性，其微孔結構可以根據分子的大小和形狀進行精確篩選，實現(xiàn)小分子的優(yōu)先滲透過程。

在實驗中，郭盛團隊研發(fā)的膜材料在分離甲苯與三異丙基苯時表現(xiàn)優(yōu)秀，分離性能超出了當前所有有機液態(tài)烴類分離膜的性能上限。同時，對于烯烴與烷烴的復雜混合物，該材料表現(xiàn)出出色的分離能力，能夠通過多級分離將烯烴的純度由60%提升至95%，并在持續(xù)運行170小時的測試中保持了穩(wěn)定的分離效率。后續(xù)的經濟技術分析表面，與傳統(tǒng)蒸餾方法相比，該技術能夠極大地降低分離過程的能耗與碳排放，凸顯了該技術的行業(yè)領先地位和良好的應用前景。

郭盛表示，隨著全球對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的日益關注，該膜材料的應用有望實現(xiàn)包括可持續(xù)航空燃料與精細化工品在內的液態(tài)烴類化工品的節(jié)能生產，“接下來，團隊和目標之一就是將實驗室成果的產學研轉化，打造成面向工業(yè)場景的成熟膜器件或產品。”