Tuvākajā nākotnē inovatīvs filtra materiāls var samazināt vides izmaksasplastmasas ražošana. Nacionālā standartu un tehnoloģijas institūta (NIST) zinātnieku komanda atklāja, ka šī novatoriskā tehnoloģija var iegūt galveno sastāvdaļu visizplatītākajā plastmasas formā no citu ķīmisku vielu maisījuma un patērēt daudz mazāk enerģijas nekā parasti.
Šis materiāls ir sava veida metāla organisko savienojumu savienojums (MOF). Ar atkārtotiem eksperimentiem tika pierādīts, ka tiem piemīt spēja atdalīt vienu ogļūdeņradi no organiskās molekulārās zupas, kas iegūta rafinēšanas procesā. Šīs iespējas dēļ MOF ir liela vērtība plastmasas un naftas rūpniecībā. Salīdzinot ar tradicionālajām pārstrādes tehnoloģijām, MOF ļauj ražotājiem atdalīties par zemākām izmaksām.
Šī perspektīva padara metālisko organisko savienojumu savienojumus (MOF) NIST un citu institūciju uzmanības centrā jau sen. Ar mūsu centieniem MOF tagad var atdalīt dažādu oktānskaitļu benzīnu un paātrināt sarežģītas ķīmiskās reakcijas. Tomēr svarīgs mērķis ir izrādījies neiespējams: atrast nozares&# 39 pirmo izvēli etilēna ieguvei, polietilēna izgatavošanai nepieciešamo molekulu, plastmasu, ko izmanto iepirkumu maisiņu un citu ikdienas trauku izgatavošanai.
Tomēr zinātnē publicēts dokuments 25, 2018 , liecina, ka pilnībā izpētītu metālu organisko savienojumu savienojumu (MOF) var modificēt, lai tīru etilēnu atdalītu no etāna maisījuma. Šo komandas sasniegumu kopīgi pabeidza Teksasas Universitāte Sanantonio (UTSA) un Taijuanas Universitāte, Ķīna, un tā veica pētījumus NIST neitronu pētījumu centrā (NCNR), kas nozīmē nozīmīgu soli uz priekšu šajā jomā.
Plastmasas izgatavošana prasa daudz enerģijas. Polietilēns ir visizplatītākais plastmasas veids, kas izgatavots no etilēna, kas ir viena no daudzajām ogļūdeņražu molekulām, kas atrodamas jēlnaftas rafinēšanas procesā. Etilēnam jābūt ļoti attīrītam, lai tam būtu loma ražošanas procesā, taču pašreizējā rūpnieciskā tehnoloģija etilēna atdalīšanai no visiem citiem ogļūdeņražiem ir zemas temperatūras, bet ar lielu enerģijas patēriņu, kam jēlnafta jāatdzesē līdz-100 ° C vai zemāk.
Etilēns un etāns ir galvenā ogļūdeņražu daļa maisījumā. Šo divu vielu atdalīšana ir līdz šim visvairāk enerģijas patērējošais solis. Meklējot alternatīvu atdalīšanas metodi, tiks samazināta ikgadējā globālā ražošana. Septītais enerģijas daudzums vajadzīgs 100 miljoniem tonnu etilēna.
Daudzus gadus zinātnieki ir meklējuši šādu alternatīvu metodi. Metāla organisko savienojumu savienojumi (MOF) izskatās daudzsološi. Mikro līmenī tie izskatās kā daļēji uzbūvēts debesskrāpis ar sijām, bez sienām. Uz šo starpsienu virsmas ir stingri piestiprinātas dažas ogļūdeņražu molekulas, tāpēc atbilstošo MOF var ievadīt divu ogļūdeņražu maisījumā, no kuriem vienu var izvilkt no maisījuma, lai otrs ogļūdeņražs varētu parādīties tīrā veidā. .
Pētījuma atslēga ir izveidot MOF, kas ļauj etilēnam iziet cauri. Plastmasas rūpniecībai tas ir bijis kodols.
GG quot;&# 39 to ir grūti izdarīt," sacīja NIST neitronu izpētes centra (NCNR) zinātnieks Vejs Zju." Ir konstatēts, ka lielākā daļa MO uztver etilēnu, nevis etānu. Daži no tiem pat ar izcilu etilēna adsorbciju uzrāda lielisku atdalīšanas spēju. Bet no nozares viedokļa, ja iespējams, jūs labprātāk lietojat etānu nekā etilēnu, absorbējat etānu un ļaujat etilēnam iziet cauri."
Pētnieku grupa gadiem ilgi mēģināja atrisināt problēmu. 2012 citā komandā, kas strādā NIST&# 39 Neitronu izpētes centrā (NCNR), tika atklāts, ka īpašs skelets, mof-74, var labi atdalīt dažādus ogļūdeņražus, ieskaitot etilēnu. Šķiet, ka šī ir piemērota vieta, kur sākt, jo komandas locekļi meklē daudz zinātniskās literatūras, lai iegūtu vairāk iedvesmas. Ideja no bioķīmijas galu galā noveda viņus pareizajā virzienā.
Šāda veida dzelzs bāzes metāla organiskais ietvars, kas dekorēts ar peroksīdu grupu, var uztvert etānu un ļaut etilēnam iziet cauri, tāpēc ir iespējams nodrošināt efektīvāku un ekonomiskāku metodi etilēna (vissvarīgākās plastmasas ražošanas izejviela) attīrīšanai.
GG quot; Ķīmiskās ķēdēs milzīga tēma ir atrast veidus, kā izjaukt spēcīgo saiti starp oglekli un ūdeņradi," teica Banglins Čens, Teksasas universitātes profesors Sanantonio, kurš vadīja pētījumu komandu." To darot, jūs varat izveidot daudz jaunu vērtīgu materiālu. Iepriekšējos pētījumos esam noskaidrojuši, ka savienojumi, kas satur dzelzs peroksīdu, var saraut saiti."
Lai pārtrauktu ogļūdeņražu molekulu saiti, secināja komanda, savienojumam vispirms jāspēj tās piesaistīt. Pārveidojot mof-74 sienu struktūrā, kas līdzīga šim savienojumam, viņi atklāja, ka molekula, kas izsūkta no maisījuma, bija etāns.
Komanda nogādāja MO NIST Neitronu izpētes centrā (NCNR), lai izpētītu tā atomu struktūru. Izmantojot metodi, ko sauc par neitronu difrakciju, viņi noteica, kura MOF&# 39 virsmas daļa piesaista etānu - svarīgs iemesls, kāpēc tikai viņu inovācija bija veiksmīga.
GG quot; Ja mēs varam' principiāli aptvert šo mehānismu, tad neviens neticēs mūsu rezultātiem," Čens sacīja." Mēs arī uzskatām, ka var būt arī citas lietas, ko mēs varam darīt, ja mēģinām palielināt citas mazas grupas uz virsmas. Tas ir jauns pētījumu virziens, mēs esam ļoti satraukti."
