曝新型二氧化碳分离技术可减少废气污染

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  将二氧化碳储存起来,或者利用它作为反应原材料,可以减少这种温室气体进入大气。那么首先就是找到能有效分离工业废气中二氧化碳的方法。

  薄膜分离法是现在的主流。近日,中国科学家研发出了一种基于多层聚合物的分离薄膜,其中矿物质层里的空腔可以选择性的运输二氧化碳,他们将研究报告发表在了德国《应用化学》(Angewandte Chemie)杂志上。

  除了处理废气以外,二氧化碳分离在很多技术流程中都非常重要。为了制备高品质的天然气、沼气,二氧化碳作为一种破坏性的酸性杂质,必须被提前分离出来。此外,在一些诸如制备合成气体的平衡反应中,分离二氧化碳还能使整个反应趋于稳定。

  相较于传统分离方法,薄膜分离法耗能低、过程简单,近年来薄膜分离法越来越热门。薄膜分离成功的核心在于多孔材料的选择性渗透。

  类似蒙脱石(Montmorillonite)里的层状结构是其中的重要组成部分:在层与层中间的线形通道含有可替换的离子,离子的选择决定了通道的宽度。除此之外,通道里内壁含有的羟基对二氧化碳有很高的化学亲和力。由此可见,建造选择性高速二氧化碳通道也离不开矿物的精细排列。

  来自天津大学和天津化学化工协同创新中心的研究人员,首先用聚乙烯胺酸链撞击多孔的聚合物基片,使这些链状聚合物垂直排列在基片之上。

  在这些链状结构之间,研究人员引入了事先用钠离子替换过钙离子的蒙脱石纳米粒子。特殊的偶联剂被用来黏合矿物层和聚合链,这种方法能够在保持层状结构的同时,使运输通道能够和聚合物链保持平行。这样超薄的二氧化碳分离薄膜就制成了。

  通道中的羟基也会和酸性的二氧化碳相互作用,进一步促进了它的运输。因此薄膜对二氧化碳的渗透性相比氮气、氢气、甲烷有显著的提升。最终达到轻松分离二氧化碳的效果。

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