浙大研究人員在乙烯乙炔分離技術中獲突破

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，這對高效節能的氣體分離技術提出了迫切需求。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象（trade-off效應）。由于這一限制，工業界往往以高昂的設備投資和巨大的能量消耗作為代價，來實現高純氣體制備。

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領域的一大突破，研究論文由雜志在5月20日在線發表（DOI: 10.1126/science.aaf2458）。

論文選取化工重要原料乙烯和乙炔氣體為研究對象。乙烯是目前人類制造的最大量的化學品（1.6億噸/年），乙烯生產的技術水平和規模標志著一個國家石油化學工業的發展水平。乙炔則被譽為“有機化工之母”。在聚合級乙烯和乙炔的生產過程中，至關重要的一步是乙炔和乙烯的分離。邢華斌教授與合作者首次提出了離子雜化多孔材料分離乙炔和乙烯的方法。

該材料擁有三維網格結構，網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，獲得迄今為止最佳的乙炔乙烯分離選擇性。與此同時，調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同作用，獲得極高的乙炔吸附容量。從而解決了傳統氣體吸附過程分離選擇性和容量難以兼具的巨大挑戰。

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。分離結束后，采用惰性氣體吹掃或加熱抽真空方法可以實現材料的再生和乙炔氣體的回收。整個過程簡單、高效和節能。