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-複雑な炭化水素混合物の膜分離のためのアリール結合型スピロ環ポリマー
-Aryl-linked spirocyclic polymers for membrane separations of complex hydrocarbon mixtures.
PMID: 32675373 DOI: 10.1126/science.aba9806.
抄録
蒸留による原油混合物の分留は、大規模でエネルギー集約的なプロセスです。膜材料は、このような混合物の相変化を回避することができ、それにより、これらの熱分離のエネルギー強度を低減することができます。このような用途を念頭に置いて、私たちは、ラダー結合がなくても非連結の微多孔性を示す-アリール結合を有するスピロ環状ポリマーを作製しました。得られたガラス状のポリマー膜は、クラスとサイズに基づいた分子の「選別」を組み合わせることで、軽質原油の非熱的な膜分画を実証しました。透過液中には、炭素数12または沸点200℃以下の分子に対応する170ダルトンよりも軽い分子が濃縮されていることが観察された。このようなスケーラブルで選択的な膜は、エネルギー効率の高い技術と蒸留などの従来のプロセスとのハイブリッド化の可能性を提供します。
The fractionation of crude-oil mixtures through distillation is a large-scale, energy-intensive process. Membrane materials can avoid phase changes in such mixtures and thereby reduce the energy intensity of these thermal separations. With this application in mind, we created spirocyclic polymers with -aryl bonds that demonstrated noninterconnected microporosity in the absence of ladder linkages. The resulting glassy polymer membranes demonstrated nonthermal membrane fractionation of light crude oil through a combination of class- and size-based "sorting" of molecules. We observed an enrichment of molecules lighter than 170 daltons corresponding to a carbon number of 12 or a boiling point less than 200°C in the permeate. Such scalable, selective membranes offer potential for the hybridization of energy-efficient technology with conventional processes such as distillation.
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