به همت محققان،

غشاء‌های چارچوب آلی فلزی با قابلیت کاهش مصرف انرژی در پتروشیمی ساخته شد

محققان سوئیسی فیلم حاوی چارچوب آلی فلزی ساختند که در دمای ۳۰ درجه با مصرف انرژی کمتر پروپان را از پروپیلن جداسازی می‌کند و این کار موجب کاهش انرژی مصرفی در پتروشیمی می‌شود.

کد خبر: ۶۷۵۶۲۴

سه‌شنبه - ۱۴ فروردين ۱۳۹۷ / April 03, 2018

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان روش جدیدی برای تولید غشاء‌های چارچوب آلی فلزی ارائه کردند، غشاء‌هایی که می‌تواند برای بهبود فرآیند‌هایی نظیر جداکردن پروپان از پروپیلن استفاده شود، فرآیند‌هایی که بسیار گران‌قیمت و انرژی‌بر هستند. این فرآیند‌ها چهل درصد از مصرف انرژی صنعت پتروشیمی را در سراسر جهان به خود اختصاص داده است.

در صنعت پتروشیمی جدا کردن مولکول‌ها با انرژی کم، چالش بسیار بزرگی است. از آنجایی که این بخش از صنعت پتروشیمی مصرف انرژی زیادی دارد بنابراین کمک به کاهش مصرف انرژی در این بخش، اهمیت زیادی دارد.

یکی از مهمترین محصولات پتروشیمی، پروپیلن است که در ساخت پلاستیک استفاده می‌شود. خالص‌سازی پروپیلن همیشه نیازمند جدا کردن آن از پروپان است. در حال حاضر این کار با تقطیر کرایوژنیک انجام می‌شود که در آن دو گاز به سیال تبدیل شده که این کار در دمای بسیار پایین صورت می‌گیرد. این کاهش دما موجب می‌شود تا انرژی زیادی برای این کار مصرف شود.

برای حل این مشکل محققان از چارچوب‌های آلی فلزی استفاده کردند، موادی متخلخل که ساختار بلوری دارند. این مواد از نود‌های فلزی تشکیل شده‌اند که با استفاده از لیگند‌های آلی به هم متصل شده‌اند. حفره‌ها در این ساختار مولکولی می‌تواند برای به‌دام اندازی مولکول استفاده شود بنابراین این چارچوب‌ها گزینه مناسبی برای گیراندازی مواد هستند.

این گروه تحقیقاتی نشان دادند که غشاء مبتنی بر چارچوب آلی فلزی می‌تواند عملکرد قابل توجهی در جداسازی پروپان از پروپیلن در دمای اتاق داشته باشد. این چارچوب به پروپیلن اجازه می‌دهد تا با کارایی ۱۲۵ برابر بیشتر از پروپان در آن نفوذ کند که این کار در دمای ۳۰ درجه سانتیگراد انجام می‌شود. در واقع برای جداسازی انتخابی نیاز به دمای بسیار پایین نیست.

کومر وارون آگراول از EPFL می‌گوید: «چالش اصلی در این راهبرد، سنتز فیلم MOF بسیار نازک و با کیفیت بالا است. این فیلم باید روی زیرلایه متخلخل تجاری بدون نیاز به انجام اصلاح ساختاری صورت گیرد. چنین فیلم باکیفیتی نقص‌های کمی داشته و همین موضوع موجب افزایش انتخاب‌گری در فرآیند جداسازی می‌شود.»

برای این کار روشی موسوم به ENACT ارائه شد که نوعی آرایش هسته‌ای الکتروفورتیکی به‌منظور تبلور فیلم‌های لایه نازک است.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Electrophoretic Nuclei Assembly for Crystallization of High-Performance Membranes on Unmodified Supports در نشریه Advanced Functional Materials منتشر شده است.