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      注入金屬氧化物的膜可為化學(xué)分離提供低能量替代品
      
			
      
				2019-07-19 08:42:39
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			  來(lái)源：
			
      
		
      
				
		
      
			
      化學(xué)品制造商每年消耗大量的能量來(lái)分離和精煉原料，以生產(chǎn)各種各樣的產(chǎn)品，包括汽油，塑料和食品。
      

      為了減少化學(xué)分離中使用的能量，佐治亞理工學(xué)院的研究人員正在開(kāi)發(fā)能夠在不使用能量密集型蒸餾工藝的情況下分離化學(xué)品的膜。
      

      注入金屬氧化物的膜可為化學(xué)分離提供低能量替代品
      

      “各種行業(yè)中絕大多數(shù)的分離都是熱驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如蒸餾，因此我們?cè)谶@些分離過(guò)程中花費(fèi)了大量的能量 - 比如全球能源的10%到15%預(yù)算用于化學(xué)分離，“佐治亞理工學(xué)院化學(xué)與生物分子工程學(xué)院副教授Ryan Lively說(shuō)。“避免使用熱量和化學(xué)相變的分離能源強(qiáng)度要小得多。實(shí)際上，使用它們可以使能源成本降低90%。”
      

      塑料膜已經(jīng)能夠根據(jù)尺寸和其他差異分離某些分子，例如在海水淡化中。但到目前為止，大多數(shù)膜已經(jīng)無(wú)法承受苛刻的富含溶劑的化學(xué)物流，同時(shí)還能執(zhí)行具有挑戰(zhàn)性的分離任務(wù)。
      

      在7月18日發(fā)表于“材料化學(xué)”并由國(guó)防部和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)贊助的一項(xiàng)研究中，研究人員概述了采用聚合物膜并將其注入金屬氧化物網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程。得到的膜在抵抗刺激性化學(xué)品方面更有效，而不會(huì)降解。
      

      “將預(yù)制膜放入反應(yīng)器內(nèi)后，我們只需將其暴露在含有金屬的蒸汽中，這些蒸汽將自身注入膜材料中，”材料科學(xué)與工程學(xué)院助理教授Mark Losego說(shuō)。“這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為氣相滲透，它在整個(gè)聚合物膜上形成一個(gè)均勻的金屬氧化物網(wǎng)絡(luò)。我們稱(chēng)之為'混合'膜。”
      

      Ryan Lively，喬治亞理工學(xué)院化學(xué)與生物分子工程學(xué)院副教授和Mark Losego，材料科學(xué)與工程學(xué)院助理教授學(xué)分：Rob Felt
      

      不僅混合膜能夠更好地耐受溶劑，其化學(xué)分離能力也得到改善。
      

      “一些需要分離的化學(xué)品在尺寸，形狀和其他性質(zhì)方面非常相似，這使得使用膜更難加工，”Lively說(shuō)。“這些新型雜化膜具有更高的選擇性。它們可以分離出彼此更相似的化學(xué)物質(zhì)。”
      

      研究小組包括研究生張鳳儀，艾米莉麥吉尼斯和姚馬，用四氫呋喃，二氯甲烷和氯仿等有害溶劑，在幾分鐘內(nèi)溶解純聚合物膜的有機(jī)溶劑，測(cè)試了新的混合膜。在測(cè)試期間，雜化膜保持穩(wěn)定數(shù)月。
      

      研究人員還測(cè)試了將兩種化學(xué)物質(zhì)分離得非常接近?；旌夏つ軌?qū)⒊叽绮煌姆枷惴肿訁^(qū)分為0.2納米。
      

      “這項(xiàng)工作最令人興奮的事情之一就是從制造的角度來(lái)看這個(gè)過(guò)程是多么簡(jiǎn)單，”Losego說(shuō)。“我們基本上采用預(yù)制膜并對(duì)其進(jìn)行處理。這可以很容易地轉(zhuǎn)化為工業(yè)規(guī)模。”
      

      關(guān)于膜的未來(lái)研究將涉及如何微調(diào)氧化物輸注并制造能夠分離各種其他化學(xué)品的新型混合膜。
      
			

			
        
      
			
      
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