12月15日，浙江大學化學工程與生物工程學院、杭州國際科創中心邢華斌教授、楊立峰研究員團隊研發出一種超快吸附動力學分子篩ZU-609，通過調控孔口大小和孔腔尺寸，可實現丙烯和丙烷精準篩分以及提升丙烯擴散速率。相關研究成果發表在國際期刊《科學》上。

分子篩材料ZU-609的局部篩分孔道結構圖及丙烯擴散系數、丙烯丙烷分離能耗（來自于變壓吸附模擬計算）?？蒲袌F隊供圖

作為重要的基礎化工原料，丙烯全球年產能超1億噸，將其與丙烷分離所產生的能耗非常之高。如何開發低碳高效的丙烯分離方案？國際期刊《自然》曾刊文指出，相比工業上主導的精餾分離法，非熱驅動的替代過程能夠大幅度提高分離過程效率，在現有技術基礎上提升80%。近年來，圍繞分子篩展開的丙烯純化研究成果漸增。

丙烯與丙烷均通過石油提煉而成，相互共存，兩者只有兩個氫原子的差別，分子尺寸差異僅相當于百分之四個納米。由于狹窄的孔道會限制分子在內部的擴散，分子篩分材料需要克服擴散傳質差、吸附容量低、脫附難度大等問題。

此項研究中，研究人員精準調控，在微觀尺度“搭積木”，研發出新型分子篩材料ZU-609。其內部采用“兩頭小中間大”的篩分孔道，在孔道的進口和出口分別有“隔離墩”來阻擋丙烷分子。丙烯進入之后，能在“中間寬”的孔道中快速通過。通過ZU-609分子篩，可從等摩爾丙烯丙烷混合氣中分離得到99.97%純度丙烯。

“乍看就是不起眼的粉末，但內部結構卻設計巧妙。這款材料還表現出優異的脫附再生能力，常溫下通過氮氣吹掃或者抽真空減壓就可以實現完全再生利用?！毙先A斌介紹，變壓吸附計算結果表明，相較于此前問世的分子篩分材料，ZU-609分離丙烯的能耗也顯著降低。

邢華斌表示，這項研究為微孔擴散傳質強化這一化學工程核心問題提供了新思路，也為低碳分離技術發展奠定了基礎，但離真正實現應用則還有一段路要走。下一步，團隊將從分離工藝及成本控制等方面，對ZU-609開展深層次研究。

來源：科技日報