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| 新型膜材料科研获新突破 国际顶刊《科学》发表南大团队重要进展 |
| 来源：扬子晚报 作者：记者 杨甜子 时间：2025/1/15 |
记者近日从南京大学获悉，该校化学化工学院郭盛团队与美国佐治亚理工学院Ryan P. Lively教授团队联合开发了一种新型膜材料，可以实现有机烃类低能耗、高效率的分离过程，这标志着膜分离技术在可持续烃类应用上迈出重要一步。国际顶级期刊《科学》1月9日在线发布了这一重要进展。
能源转型大潮已至，由碳、氢元素组成的烃类化合物由于是燃料以及有机化工品重要组成而备受关注，尤其是通过可再生资源形成的烃类化合物更被视为未来燃料和化工品重要来源。然而，其高效分离纯化一直是个难题，分离过程中的高能耗和碳排放一直阻碍着可持续烃类化合物大规模应用。
以目前广泛应用于液态烃类分离的传统蒸馏法为例，其过程中的能耗就相当可观。郭盛列举数据说，“我们国家工业能耗占全社会总能耗的67%，其中蒸馏这一项就占全社会总能耗的13%，是绝对的‘耗能大户’。”此外，蒸馏法也非“万能”，在一些烃类分离的场景无法应用，“一些材料不受热，在高温蒸馏过程中就坏掉了。”
针对以上痛点，郭盛团队从膜材料入手，探索新的分离技术。“膜分离技术与蒸馏技术是不同赛道，各有优势，比如膜分离技术可以在室温下进行，但需要一定压力推动。”郭盛科普道，“我们所采用的膜分离技术过程，与大家熟知的海水淡化所运用的反渗透技术类似，利用半透膜的选择透过性，在压力作用下使水分子通过而留下盐分。我们也是制备了特殊的半渗透膜，让特定的化合物选择性通过，从而完成烃类化合物高精度、高通量的分离过程。”
方法听起来不难，但“选择”的过程却面临巨大挑战。液态烃类混合物内部的尺寸差异极小，在0.1-0.3纳米左右。研究团队经过长时间的实验和探索，终于开发出了一种具有亚纳米微孔结构的新型耐溶剂膜材料。这种膜材料具有很好的亲油性，其微孔结构可以根据分子的大小和形状进行精确筛选，实现小分子的优先渗透过程。
在实验中，郭盛团队研发的膜材料在分离甲苯与三异丙基苯时表现优秀，分离性能超出了当前所有有机液态烃类分离膜的性能上限。同时，对于烯烃与烷烃的复杂混合物，该材料表现出出色的分离能力，能够通过多级分离将烯烃的纯度由60%提升至95%，并在持续运行170小时的测试中保持了稳定的分离效率。后续的经济技术分析表面，与传统蒸馏方法相比，该技术能够极大地降低分离过程的能耗与碳排放，凸显了该技术的行业领先地位和良好的应用前景。
郭盛表示，随着全球对环境保护和可持续发展的日益关注，该膜材料的应用有望实现包括可持续航空燃料与精细化工品在内的液态烃类化工品的节能生产，“接下来，团队和目标之一就是将实验室成果的产学研转化，打造成面向工业场景的成熟膜器件或产品。”
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