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Electrophoretic Crystallization of Ultrathin High-performance Metal-organic Framework Membranes
Published on: August 16, 2018
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Separación selectiva de etanol y etileno en un marco orgánico robusto y microporoso enlazado con hidrógeno
Xu Zhang1,2, Libo Li3,4, Jia-Xin Wang1
1State Key Laboratory of Silicon Materials, School of Materials Science and Engineering , Zhejiang University , Hangzhou 310027 , China.
Journal of the American Chemical Society
|December 17, 2019
Resumen
Un nuevo marco orgánico enlazado con hidrógeno (HOF), HOF-76a, separa eficientemente el etano del etileno. Este adsorbente ofrece una solución prometedora para la producción de etileno de alta pureza para aplicaciones industriales.
Área de la Ciencia:
- Ciencias de los materiales
- Ingeniería Química
- Ciencia de la adsorción
Sus antecedentes:
- La separación del etano (C2H6) y el etileno (C2H4) es crucial para la producción de etileno de grado polimérico.
- Los métodos existentes para la separación de C2H6/C2H4 utilizando marcos orgánicos enlazados por hidrógeno (HOF) son limitados debido a las interacciones débiles de enlace de hidrógeno.
- El desarrollo de adsorbentes robustos para la separación selectiva de C2H6/C2H4 sigue siendo un desafío importante.
Objetivo del estudio:
- Informar sobre un nuevo marco orgánico ultrarobusto enlazado con hidrógeno (HOF-76a) para la separación selectiva de etano/etileno.
- Investigar los mecanismos de adsorción que rigen la unión preferente del C2H6 con respecto al C2H4 en el HOF-76a.
- Demostrar la aplicación práctica del HOF-76a en la producción de etileno de grado polimérico.
Principales métodos:
- Síntesis y caracterización del nuevo adsorbente HOF (HOF-76a).
- Mediciones isotérmicas de adsorción de gas a diversas presiones y temperaturas.
- Cálculos teóricos (por ejemplo, teoría funcional de la densidad) para comprender las interacciones de adsorción.
- Cálculos de la teoría de la solución adsorbida ideal (IAST) para la predicción de la adsorción de la mezcla.
- Análisis simulados y experimentales de la curva de avance.
Principales resultados:
- El HOF-76a tiene una elevada superficie Brunauer-Emmett-Teller (BET) (> 1100 m2/g).
- HOF-76a demuestra una adsorción preferente de C2H6 sobre C2H4, lo que lleva a una separación altamente selectiva.
- Los estudios teóricos revelan que la superficie no polar y la estructura de poro triangular de HOF-76a favorecen la adsorción de C2H6 a través de interacciones de van der Waals más fuertes.
- Las pruebas experimentales de avance produjeron con éxito etileno de grado polimérico a partir de una mezcla 50/50 de C2H6 / C2H4 en un solo ciclo de adsorción.
- Se logró una alta productividad de 7,2 L/kg (a 1,01 bar) y de 18,8 L/kg (a 5,0 bar).
Conclusiones:
- HOF-76a representa un adsorbente de referencia para la separación eficiente y selectiva de C2H6/C2H4.
- La estructura de poros única y la química de la superficie de HOF-76a son clave para su rendimiento de separación superior.
- Este adsorbente HOF ofrece una vía viable para la producción industrial de etileno de grado polimérico.
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