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發(fā)展清潔能源，實現(xiàn)二氧化碳分離與捕集是工業(yè)減排的重要途徑。科技日報記者4月2日從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，該校材料化學(xué)工程國家重點實驗室顧學(xué)紅教授團(tuán)隊近期制備出了一種沸石分子篩膜，該分子篩膜可實現(xiàn)二氧化碳和甲烷的高效分離，具有用于天然氣脫碳的巨大潛能。相關(guān)成果近日刊發(fā)于國際期刊《自然·通訊》。

“天然氣中混入二氧化碳會降低燃料熱值并腐蝕輸送管道，因此天然氣進(jìn)入輸送管網(wǎng)前需進(jìn)行脫碳處理。”顧學(xué)紅介紹，天然氣碳排放量遠(yuǎn)低于煤和石油，是相對潔凈的化石能源，在未來的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中將發(fā)揮重要作用，對其進(jìn)行脫碳處理是一個關(guān)鍵的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

當(dāng)前市場上胺吸收法脫碳工藝雖比較成熟，但是需通過加熱有機胺吸收液來分離二氧化碳，既增加了能耗，有機胺又會污染環(huán)境。論文共同第一作者、博士生杜鵬表示：“聚合物膜用于天然氣脫碳無需添加第三組分，能顯著降低分離能耗，具備環(huán)境友好性。但目前市場上使用的聚合物膜，在脫碳過程中易發(fā)生塑化影響脫碳效果，還會造成甲烷大量流失。”

較之聚合物膜來說，沸石分子篩膜可以有效地?fù)P長避短。“沸石分子篩膜孔道規(guī)整，是一張完美的篩網(wǎng)。”顧學(xué)紅形象地介紹，就像篩豆子時將大顆粒的留存篩內(nèi)、小顆粒的漏至容器進(jìn)行分離一樣，沸石分子篩膜內(nèi)有一張?zhí)厥獾暮Y網(wǎng)，可通過網(wǎng)洞的大小實現(xiàn)對不同氣體分子的篩分。

據(jù)悉，團(tuán)隊制備的沸石分子篩膜孔徑為0.36納米，介于動力學(xué)直徑分別為0.33納米、0.38納米的二氧化碳與甲烷分子之間，因此二氧化碳可以透過膜而甲烷卻不能，以此實現(xiàn)了兩者的分離。

“我們所制備的沸石分子篩膜，是用特殊工藝制成的無缺陷中空纖維DD3R分子篩膜，其進(jìn)行天然氣脫碳的性能遠(yuǎn)超現(xiàn)有同類分離膜的性能水平，每透過1172個二氧化碳分子僅有1個甲烷分子透過膜層。”論文共同第一作者王學(xué)瑞教授說。

論文共同第一作者張玉亭副教授介紹，利用制備DD3R分子篩膜的生產(chǎn)工藝，團(tuán)隊還制備了高性能的SSZ-13型和MFI型分子篩膜，有望解決高性能分子篩膜規(guī)模化制備的難題，推動分子篩膜在天然氣脫碳、氫氣分離以及二氧化碳捕集等領(lǐng)域的實際應(yīng)用，助力“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)。

發(fā)展清潔能源 實現(xiàn)二氧化碳高效分離！

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