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發展清潔能源，實現二氧化碳分離與捕集是工業減排的重要途徑。科技日報記者4月2日從南京工業大學獲悉，該校材料化學工程國家重點實驗室顧學紅教授團隊近期制備出了一種沸石分子篩膜，該分子篩膜可實現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。相關成果近日刊發于國際期刊《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，因此天然氣進入輸送管網前需進行脫碳處理。”顧學紅介紹，天然氣碳排放量遠低于煤和石油，是相對潔凈的化石能源，在未來的能源結構調整中將發揮重要作用，對其進行脫碳處理是一個關鍵的生產環節。

當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揚長避短。“沸石分子篩膜孔道規整，是一張完美的篩網。”顧學紅形象地介紹，就像篩豆子時將大顆粒的留存篩內、小顆粒的漏至容器進行分離一樣，沸石分子篩膜內有一張特殊的篩網，可通過網洞的大小實現對不同氣體分子的篩分。

據悉，團隊制備的沸石分子篩膜孔徑為0.36納米，介于動力學直徑分別為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，其進行天然氣脫碳的性能遠超現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分子篩膜的生產工藝，團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域的實際應用，助力“雙碳”目標的實現。

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