新工艺可以降低制造塑料的环境成本

科学家开发出新的过滤材料，通过将纯化的乙烯从乙烷中分离出来，可以降低制造塑料的环境成本。通过从其他化学品的混合物中提取最常见塑料形式的关键成分，他们相信他们的工艺比其他方法消耗更少的能量。由美国国家标准与技术研究所开发的金属有机框架于周五发表在“科学”杂志上。

塑料和石油工业每年在全球生产约1.7亿吨乙烯，在炼油过程中将材料从乙烷混合物中提取出来。多年来，科学家们一直在寻找一种替代方法来应对目前的高能过程，将原油冷却至零华氏度以下212度以上。

工业界宁愿拧干乙烯，乙烯是生产用于制造购物袋和其他日常容器的聚乙烯所需的分子。“这很难做到，”NCNR的科学家魏周博士在一份新闻稿中表示。“大多数已经研究过的MOF都会吸收乙烯而不是乙烷。其中一些甚至通过选择性吸附乙烯而表现出优异的分离性能。”

从工业角度来看，如果可行的话，他们更愿意做相反的事情。“你想吸收乙烷副产物，让乙烯通过，”他说。根据科学家的说法，在显微镜下，金属有机框架看起来像是半梁摩天大楼，没有围墙。大梁表面含有某些能够牢固粘附的碳氢化合物分子。通过右MOF注入的两种烃的混合物可以将一种分子从混合物中拉出并使其它烃以纯净形式出现。

科学家们在德克萨斯大学圣安东尼奥分校和中国太原理工大学建立了他们的系统。

2012年，NCNR的其他研究人员发现，一个名为MOF-74的特殊框架分离出各种碳氢化合物，包括乙烯。“化学领域的一个大话题是找到打破碳与氢之间形成强大联系的方法，”团队负责人UTSA教授Banglin Chen说。“这样做可以让你创造出许多有价值的新材料。我们发现之前的研究表明含有过氧化铁的化合物可以打破这种粘合。”

为了破坏烃分子中的键，化合物首先必须吸引分子。通过修改MOF-74的壁以包含类似于化合物的结构，它从它们的混合物中吸引的分子是乙烷。

通过使用中子衍射，他们发现MOF表面的哪一部分吸引了乙烷。“如果没有对机制的基本了解，没有人会相信我们的结果，”陈说。“我们也认为我们可以尝试将其他小组添加到表面，也许可以做其他事情。这是一个全新的研究方向，我们非常兴奋。”

研究人员表示，他们需要在适应之前进一步发展这一过程。“我们证明这条路线很有前途，但我们并没有声称我们的材料表现如此之好，以至于无法改善，”周说。“我们未来的目标是大幅提高其选择性。值得进一步追求。”

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