Найближчим часом інноваційний фільтр може знизити екологічні витративиготовлення пластику. Команда вчених з Національного інституту стандартів та технологій (NIST) встановила, що ця інноваційна технологія може витягти ключові компоненти найпоширенішої форми пластику із суміші інших хімікатів і споживати набагато менше енергії, ніж зазвичай.
Цей матеріал є різновидом металевого органічного каркасного з'єднання (MOF). Шляхом повторних експериментів було доведено, що вони мають здатність відокремлювати єдиний вуглеводень від органічного молекулярного супу, що утворюється в процесі рафінування. Завдяки цій можливості Міністерство фінансів має велику цінність у пластмасовій та нафтовій промисловості. Порівняно з традиційними технологіями рафінування, MOF дає можливість виробникам відокремлюватися за меншими витратами.
Ця перспектива робить металеві органічні каркасні сполуки (MOF) вже давно в центрі уваги NIST та інших установ. Нашими зусиллями Міністерство фінансів тепер може відокремити різні октанові бензини та прискорити складні хімічні реакції. Проте важлива мета виявилася невловимою: пошук галузі&№ 39; перший вибір для видобутку етилену, молекули, необхідної для виготовлення поліетилену, пластику, який використовується для виготовлення сумки та інших буденних контейнерів.
Однак документ, опублікований в науці в жовтні 25, 2018 , показує, що повністю вивчений металевий органічний каркас (MOF) може бути модифікований таким чином, щоб відокремити чистий етилен від суміші етану. Це досягнення колективу було спільно виконано Техаським університетом у Сан-Антоніо (UTSA) та Університетом Тайюань, Китай, та провели дослідження в Центрі досліджень нейтронних досліджень NIST (NCNR), що означає важливий крок в цій галузі.
Для виготовлення пластмас потрібно багато енергії. Поліетилен - це найпоширеніший вид пластику, виготовлений з етилену, який є однією з багатьох молекул вуглеводнів, виявлених у процесі переробки сирої нафти. Етилен повинен бути високоочищеним, щоб грати роль у виробничому процесі, але сучасна промислова технологія відокремлення етилену від усіх інших вуглеводнів - це низькотемпературний, але високий витрата енергії, який потребує охолодженні сирої нафти до - 100 ° С або нижче.
Етилен та етан складають основну частину вуглеводнів у суміші. Поділ цих двох речовин - це найбільш енергоспоживаючий крок досі. Пошук альтернативного методу розділення дозволить зменшити щорічне глобальне виробництво. Один пункт сім енергії, необхідний для 100 мільйонів тон етилену.
Протягом багатьох років вчені шукали такий альтернативний метод. Металеві органічні каркасні сполуки (MOF) виглядають перспективно. На мікрорівні вони схожі на напівзбудований хмарочос із балками, без стін. Є кілька молекул вуглеводнів, міцно прикріплених до поверхні цих балок, тому відповідний MOF може бути введений в суміш двох вуглеводнів, один з яких можна витягнути з суміші, щоб інший вуглеводень міг з’явитися в чистому вигляді .
Ключовим моментом дослідження є створення МФ, який дозволяє етилену проходити крізь нього. У пластмасовій промисловості це суть.
GG quot; Це' важко це зробити," сказав Вей Чжоу, вчений Центру досліджень нейтронів НІСТ (NCNR)." Було встановлено, що більшість MOF захоплюватиме етилен, а не етан. Деякі з них навіть демонструють відмінні показники сепарації шляхом селективної адсорбції етилену. Але з точки зору галузі, якщо можливо, ви готові захопити етан, ніж етилен, поглинути етан і дозволити етилену пройти крізь нього."
Дослідницька група витрачала роки, намагаючись вирішити проблему. У 2012 інша команда, що працює в Центрі досліджень нейтронів (NCNR) NIST&№ {1}}; виявила, що спеціальний каркас, моф-74, може добре розділяти різні вуглеводні, включаючи етилен. Це здається гарним місцем для початку, оскільки члени команди шукають багато наукової літератури для отримання більшого натхнення. Ідея з біохімії врешті привела їх у правильному напрямку.
Цей вид металевих органічних каркасів на основі заліза, прикрашених пероксидною групою, може захоплювати етан і пропускати етилен, тому можна запропонувати більш ефективний та економічний метод очищення етилену (найважливішої сировини для виробництва пластмас).
GG quot; Пошук способів розірвати міцний зв’язок між вуглецем та воднем - величезна тема хімії," сказав Банглін Чен, професор Техаського університету в Сан-Антоніо, який керував дослідницькою командою." Ви можете створити багато цінних нових матеріалів, зробивши це. З попередніх досліджень ми з’ясували, що сполуки, що містять перекис заліза, можуть порушити зв’язок."
Щоб розірвати зв’язок молекул вуглеводнів, підсумовувала команда, сполука спочатку повинна мати можливість їх залучити. Коли вони перетворили стінку моф-74 в структуру, подібну до цієї сполуки, вони виявили, що молекула, яка висмоктується із суміші, була етаном.
Команда привезла Міністерство фінансів до центру нейтронних досліджень NIST для вивчення його атомної структури. Використовуючи техніку під назвою нейтронна дифракція, вони визначили, яка частина поверхні MF&№ 39; поверхня притягнула етан - важлива причина, чому лише їх інновації були успішними.
GG quot; Якщо ми можемо' t в принципі зрозуміти цей механізм, ніхто не повірить нашим результатам," - сказав Чен." Ми також вважаємо, що ми можемо зробити і інші речі, якщо спробуємо збільшити інші невеликі групи на поверхні. Це новий напрямок досліджень, ми дуже раді."
