Fabricación a escala de kilogramo de un marco orgánico covalente robusto vinculado a las olefinas para separar el...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Ciencia de la separación

Sus antecedentes:

• La purificación industrial del etileno (C₂H₄) a partir de mezclas ternales que contienen acetileno (C₂H₂) y etano (C₂H₆) es crucial pero también es un reto.
• Los métodos actuales a menudo implican múltiples pasos o materiales costosos, lo que dificulta la rentabilidad.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un solo material para la purificación adsortiva eficiente de etileno en un solo paso a partir de mezclas C₂H₂/C₂H₄/C₂H₆.
• Demostrar el potencial de los marcos orgánicos covalentes (COF) para la separación de gases industriales.

Principales métodos:

• Se sintetizó un COF químicamente robusto ligado a las olefinas, NKCOF-62, utilizando un método de polimerización en fusión con monómeros de bajo costo (tetrametilpirazina y tereftalaldehído).
• Este método ofrece ventajas sobre las técnicas solvotermales tradicionales, permitiendo una fabricación a gran escala y rentable.
• La selectividad de adsorción de NKCOF-62 para C₂H₂ y C₂H₆ sobre C₂H₄ se investigó en función de su estructura y tamaño de poro.

Principales resultados:

• NKCOF-62 exhibió una notable selectividad para adsorber acetileno y etano mientras permitía el paso de etileno.
• Los experimentos innovadores produjeron con éxito etileno de grado polimérico directamente de una mezcla ternaria 1: 1 en un solo proceso de separación.
• El material demostró una alta selectividad debido a sus entornos de poros únicos y al tamaño optimizado de los poros.

Conclusiones:

• NKCOF-62 es el primer COF que se ha demostrado que separa efectivamente las mezclas C₂H₂/C₂H₆/C₂H₄ en un solo paso.
• Este trabajo proporciona un plan viable para el diseño y la construcción de COF robustos para procesos de separación de gases industriales exigentes.
• El método de polimerización por fusión facilita la producción rentable a escala de kilogramo de FOC avanzados.