配位聚合物多孔材料在化工吸附分離領(lǐng)域的研究與應(yīng)用
丁二烯是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一,其生產(chǎn)過程中需要耗費(fèi)大量的能量和有機(jī)溶劑對成分復(fù)雜的C4烴類混合物進(jìn)行蒸餾分離。利用多孔材料進(jìn)行吸附分離是一種潛在的高效分離提純方法,但分子較小、極性較大的丁二烯容易被吸附,在脫附過程中不但容易被殘留的其它C4烴類污染,而且容易受熱聚合。我們前期已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以利用合理設(shè)計(jì)的超微孔親水多孔材料對C2烴類實(shí)現(xiàn)反常的極性選擇。針對丁二烯分子柔性顯著小于其它鏈狀C4烴類的特點(diǎn),我們希望能進(jìn)一步通過特殊的孔道形狀控制這些柔性客體分子的構(gòu)型,利用構(gòu)型變化的能量差獲得反常的吸附選擇性和最優(yōu)的C4烴類吸附分離順序。?形狀尺寸合適的離散孔洞最有利于控制柔性客體分子的構(gòu)型和并反轉(zhuǎn)吸附選擇性,而連續(xù)的孔道對客體分子的吸附擴(kuò)散又是必須的。通過模擬計(jì)算,發(fā)現(xiàn)具有準(zhǔn)離散孔洞的柔性多孔材料MAF-23在兩種要求中取得平衡,實(shí)現(xiàn)了反常而且最優(yōu)的C4烴類混合物吸附分離順序。常溫常壓下將丁二烯、丁烯、異丁烯和丁烷混合物通過MAF-23填充的固定床吸附裝置后,吸附最弱的丁二烯最先流出而且純度很容易達(dá)到99.9%,同時(shí)可避免常規(guī)純化方法中因加熱而產(chǎn)生的丁二烯自聚問題。
中山大學(xué)
2021-04-13