新型纳米多孔膜可高效分离气体

新型纳米多孔膜可高效分离气体

英国剑桥大学的科学家最近发明了一种新的纳米多孔膜材料,可以显著提高膜的选择性,其渗透性比传统的商业化分离膜高100～1000倍。

气体膜分离技术可根据各种气体分子的不同渗透性,实现低能耗的选择性分离,传统气体分离膜材料的渗透性和选择性相互制约,因而亟待开发新型高性能膜分离材料。微孔有机聚合物是近年来新研发的纳米多孔材料,在气体存储、吸附、分离和催化等应用领域极具潜力,其中,自聚微孔聚合物可以用常见的有机溶剂溶解,容易加工处理成任意形状,具有广阔的应用前景。该类聚合物具有刚性而且扭曲的基团结构,可以避免高分子链紧密堆积,从而形成大量相通的微孔和超微孔。

理想的分离膜就像筛子一样,小的气体分子可以快速滤过,大的分子被截留。微孔有机聚合物的孔径分布较宽,气体分离的选择性受到限制。剑桥大学的研究团队采用自聚微孔有机聚合物制备成薄膜,通过紫外光辐照,引发膜表面的聚合物氧化,促使链紧密排列、孔径变窄。研究人员测试了该合成膜对于氢气、二氧化碳、氧气、氮气和甲烷等工业气体的分离特性,发现膜的选择性接近或高于传统气体分离膜材料,渗透性比目前工业用膜材料高100～1000倍。

此项研究有望开发出更好的膜材料和应用技术,在中国燃煤发电行业有着特别重要的应用前景,比如用于大规模空气分离制氧实现煤的富氧清洁燃烧,以及燃煤电站烟气二氧化碳分离、捕集等过程。

(摘编)