现代快报讯（通讯员 姜畔 杨芳 记者 李楠）在双碳战略背景下，发展清洁能源，实现二氧化碳分离与捕集是工业过程减排的重要途径。为实现二氧化碳和甲烷的高效分离，新利18彩票 材料化学工程国家重点实验顾学红教授团队经过多年研究，在沸石分子筛膜领域取得新进展，制备出了一种高性能天然气脱碳分子筛膜。日前，这一成果刊发于国际期刊《自然 ˙ 通讯》。

" 天然气中的二氧化碳会降低燃料热值并腐蚀输送管道，因此天然气进入输送管网前，需进行脱碳处理。" 顾学红介绍，天然气碳排放量远低于煤炭和石油，是相对洁净的化石能源，在未来的能源结构调整中，天然气将发挥重要作用，对其进行脱碳处理是一个关键的生产环节。

" 膜分离用于天然气中脱碳无需添加第三组分，能显著降低分离能耗，具备环境友好性。" 论文共同第一作者、博士生杜鹏指出，当前市场上胺吸收法脱碳工艺虽比较成熟，但是通过对有机胺吸收液加热来释放二氧化碳的工艺，一方面增加了能耗，另一方面损失的有机胺会污染环境。" 因而，用于天然气脱碳的聚合物膜很受市场关注，但聚合物膜脱碳时产品甲烷损失高，且材料在高二氧化碳浓度下容易发生塑化，影响脱碳效果。"

论文共同第一作者王学瑞教授介绍说，沸石分子筛膜是一类无机膜材料，孔径均一、分离性能和稳定性高。" 分子筛膜孔道规整，是一张完美的筛网，分离自如。" 顾学红形象地介绍道，譬如筛豆子时将大颗粒的留存筛内，小颗粒的漏至容器达到分离一样，沸石分子筛膜也制作了一张 " 特殊 " 的筛网，以通过网洞的大小实现大小不同的气体分子筛分。

据悉，团队制备的分子筛膜孔径为 0.36 纳米，介于动力学直径分别为 0.33 纳米、0.38 纳米的二氧化碳与甲烷分子之间，因此二氧化碳可以透过膜而甲烷却不能，以此实现了两者分离。

" 我们所制备的中空纤维 DD3R 分子筛膜最高的二氧化碳 / 甲烷的分离选择性为 1172，即每透过 1172 个二氧化碳分子仅有 1 个甲烷分子透过膜层，而商业聚合物膜的分离选择性一般在 50 以内。" 王学瑞介绍，全硅型 DD3R 分子筛膜是理想的天然气脱碳膜材料，但是 DD3R 分子筛膜在常规煅烧脱膜板剂过程中晶体膨胀，会导致膜缺陷，使得分离性能丧失。

鉴于此，课题组提出一种脱膜板剂策略，即通过快速升温、瞬时热解（700 ℃），调控 DD3R 分子筛骨架柔性，再在中等温度（550 ℃）下连续煅烧脱除模板剂，获得无缺陷 DD3R 分子筛膜，远超现有同类分离膜的性能水平。

除 DD3R 分子筛膜以外，团队还利用该方法制备了高性能的 SSZ-13 和 MFI 型分子筛膜，有效提升了高温模板剂脱除阶段分子筛膜的成品率，有望解决高性能分子筛膜规模化制备的难题。

" 分子筛膜用于气体分离是团队目前研究的重点。未来，团队将重点关注二氧化碳，氢气和稀有气体等气体分离领域。" 顾学红表示。（通讯员供图）

2022年3月28日《现代快报》：https://app.myzaker.com/article/62415e3e1bc8e0fa270000f4