使用基于熱的蒸餾來(lái)分餾原油混合物是一種大規模的能源密集型過(guò)程，占世界能源使用量的近1％：每年1,100太瓦小時(shí)（TWh /年），相當于總能耗紐約州一年內消耗的能源。通過(guò)將低能膜替換為蒸餾過(guò)程中的某些步驟，這項新技術(shù)可能有一天可以實(shí)現一種混合精制系統，與傳統的精制方法相比，該系統可以幫助減少碳排放量和能源消耗。
M.G.說(shuō)：“我們現代生活中的大部分來(lái)自石油，因此這些分子的分離使我們的現代文明成為可能?！?Finn，喬治亞理工學(xué)院化學(xué)與生物化學(xué)學(xué)院教授兼系主任。 Finn還擔任James A. Carlos兒童技術(shù)家庭主席。 “提供我們使用的產(chǎn)品所需的分離規模非常大。這種膜技術(shù)可能會(huì )對全球能源消耗以及由此產(chǎn)生的石油加工排放產(chǎn)生重大影響?！?/span>
該論文被認為是專(zhuān)門(mén)設計用于分離原油和原油餾分的合成膜的第一篇報道，該論文將于7月17日在《科學(xué)》雜志上發(fā)表。為了使該技術(shù)達到工業(yè)規模，還需要進(jìn)行更多的研究和開(kāi)發(fā)。
膜技術(shù)已被廣泛用于海水淡化等應用中，但迄今為止，石油精制的復雜性限制了膜的使用。為了克服這一挑戰，研究團隊開(kāi)發(fā)了一種新型螺環(huán)聚合物，該聚合物被用于堅固的基材上，從而能夠通過(guò)施加壓力而不是加熱來(lái)分離復雜的烴類(lèi)混合物。
膜根據大小和形狀等差異從混合物中分離分子。當分子的尺寸非常接近時(shí)，分離變得更具挑戰性。使用眾所周知的在氮和碳原子之間形成鍵的方法，通過(guò)連接具有扭結結構的結構單元以產(chǎn)生具有內置空隙的無(wú)序材料來(lái)構建聚合物。
該團隊能夠平衡各種因素來(lái)創(chuàng )建正確的溶解度組合-使膜可以通過(guò)簡(jiǎn)單且可擴展的加工過(guò)程形成-并具有結構剛性-使某些小分子比其他分子更容易通過(guò)。出乎意料的是，研究人員發(fā)現這些材料需要少量的結構柔韌性才能改善尺寸辨別力，并且需要對原油中大量存在的某些類(lèi)型的分子略有“粘性”。
在設計了新型聚合物并在合成汽油，噴氣燃料和柴油混合物中取得了一些成功之后，研究小組決定嘗試分離原油樣品，并發(fā)現新的膜在從汽油中回收汽油和噴氣燃料方面非常有效。復雜的混合物。
?？松梨?/span>（ExxonMobil）資深研究助理，論文的合著(zhù)者之一本·麥庫爾（Ben McCool）說(shuō)：“我們最初試圖分離出太相似的分子混合物?！?“當我們使用一種更復雜的原料原油時(shí)，我們似乎可以通過(guò)蒸餾塔進(jìn)行分餾，這表明該概念的巨大潛力。