麻省理工學(xué)院改良海水淡化技術(shù)用于原油分離，為高能耗煉油工藝提供綠色可擴(kuò)展替代方案。

在現(xiàn)代社會中，原油的重要性不言而喻。它為交通工具提供動力，為家庭供暖，為工業(yè)輸送能源。但原油加工過程卻是地球上最耗能的工業(yè)流程之一。

全球約1%的能源被用于將原油分餾為汽油、柴油和取暖油。這一過程產(chǎn)生了全球約6%的二氧化碳排放，主要源于蒸餾原油所需的高溫加熱。

近日，麻省理工學(xué)院工程師開發(fā)出革命性分子過濾膜，可根據(jù)分子尺寸分離原油組分，有望取代傳統(tǒng)高能耗熱分餾工藝。

這一突破或?qū)⒅厮苋蚴图庸し绞剑蠓鶞p少相關(guān)碳排放。

原油分離新思路

研究團(tuán)隊研發(fā)的聚合物薄膜通過分子形狀和尺寸實現(xiàn)篩分，而非依賴沸點差異。這種技術(shù)轉(zhuǎn)型可使分離過程能耗降低90%。

"這完全顛覆了傳統(tǒng)的分離工藝范式，"麻省理工學(xué)院化學(xué)工程系副教授、研究資深作者扎卡里·史密斯表示，"與其通過沸騰混合物實現(xiàn)提純，何不根據(jù)分子形態(tài)進(jìn)行分離？"

該薄膜解決了同類產(chǎn)品普遍存在的溶脹難題，在輕質(zhì)和重質(zhì)碳?xì)浠衔锓蛛x中均表現(xiàn)優(yōu)異。

海水淡化技術(shù)跨界應(yīng)用

研發(fā)團(tuán)隊創(chuàng)新性地將水處理行業(yè)技術(shù)應(yīng)用于原油加工。自1970年代以來，反滲透膜技術(shù)已使海水淡化能耗降低90%。

科學(xué)家通過化學(xué)改性使這類薄膜適應(yīng)原油環(huán)境：用剛性亞胺鍵替代柔性酰胺鍵，增強(qiáng)材料穩(wěn)定性與疏水性。這使得碳?xì)浠衔锟煽焖俅┩副∧ざ灰l(fā)溶脹。

"聚亞胺材料在界面形成孔隙結(jié)構(gòu)，通過交聯(lián)化學(xué)改性，材料溶脹問題得以解決。"史密斯解釋道。

工業(yè)化設(shè)計基因

薄膜采用三蝶烯單體構(gòu)建精準(zhǔn)持形孔隙，其制備采用工業(yè)成熟的界面聚合法，具備大規(guī)模生產(chǎn)潛力。

"界面聚合法的最大優(yōu)勢在于，水處理膜生產(chǎn)工藝已十分成熟，只需將現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行化學(xué)改性即可投產(chǎn)。"論文第一作者李博士補充道。

實驗室表現(xiàn)驚艷

在甲苯與三異丙苯混合物分離測試中，薄膜使甲苯濃度提升20倍。在含石腦油、煤油和柴油的真實工業(yè)油樣分離中同樣表現(xiàn)優(yōu)異。

"可以設(shè)想用這種薄膜替代初餾塔，"史密斯描述應(yīng)用前景，"先分離輕重分子，再通過多級膜聯(lián)用實現(xiàn)復(fù)雜混合物提純。"

英國倫敦瑪麗女王大學(xué)化學(xué)工程教授安德魯·利文斯頓評價："這項研究將膜法海水淡化的核心技術(shù)...開創(chuàng)性地應(yīng)用于有機(jī)體系，堪稱工業(yè)效率的重大飛躍。"

該成果已發(fā)表于《科學(xué)》期刊。

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