La apertura de poros adaptativos para formar sitios de adsorción adaptados en un marco cooperativamente flexible...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• La destilación criogénica tradicional para la separación de alcano/alqueno requiere mucha energía.
• Los adsorbentes porosos existentes a menudo muestran una absorción preferente del alqueno deseado, lo que requiere una regeneración frecuente.
• Existe la necesidad de adsorbentes con selectividad inversa para los alcanos para permitir la purificación directa de alquenos y reducir los costos de energía.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método de separación de baja energía para el propano y el propileno utilizando adsorbentes porosos.
• Para descubrir materiales que exhiben una selectividad inversa para el propano sobre el propileno.
• Para lograr la purificación directa del propileno de grado reactivo con un consumo de energía reducido.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización del marco metálico-orgánico estructuralmente sensible CdIF-13.
• Difracción de rayos X de sincrotrón en polvo y cálculos de los primeros principios para dilucidar el mecanismo de adaptación de los poros y las interacciones de adsorbados.
• Mediciones dinámicas de la brecha de la columna para evaluar el rendimiento de la separación en condiciones industrialmente relevantes.

Principales resultados:

• CdIF-13 exhibe una selectividad inversa para el propano sobre el propileno debido a los cambios de tamaño y forma de los poros adaptativos.
• Rendimiento de separación récord con un factor de selectividad de aproximadamente 3 para una mezcla 95:5 de propileno y propano a 298 K y 1 bar.
• Purificación directa demostrada del propileno cuando el CdIF-13 se combina con un adsorbente rígido.

Conclusiones:

• Los materiales estructuralmente sensibles como el CdIF-13 pueden lograr factores de separación sin precedentes a través de la flexibilidad cooperativa.
• El mecanismo de ajuste inducido de la adaptación del poro específico del adsorbado es clave para la selectividad inversa del material.
• Este enfoque ofrece una alternativa viable y energéticamente eficiente para la purificación de alquenos a escala industrial.