革命性新技術!MIT工程師開發「分子篩」薄膜,原油分餾能耗大降90%
傳統原油分餾過程需要消耗大量能源,約佔全球二氧化碳排放量的6%。麻省理工學院(MIT)的工程團隊近期開發出一種創新薄膜技術,能透過分子大小來過濾原油成分,有望大幅降低能源消耗。
這項突破性研究發表在《科學》期刊上,由MIT化學工程系副教授Zachary P. Smith領導,韓國成均館大學助理教授李泰勳(音譯)擔任第一作者。Smith教授表示:「這完全顛覆了傳統分離技術的思維模式。我們不再需要透過沸點差異來純化混合物,而是改以分子形狀和大小作為篩選依據。」
這種新型薄膜能有效區分原油中的輕質和重質成分,且不會像其他油品分離膜那樣容易膨脹變形。特別的是,這種薄膜採用業界已廣泛使用的介面聚合技術製成,極具量產潛力。
目前全球約1%的能源用於傳統熱驅動原油分餾程式,而薄膜技術預計可減少90%能耗。關鍵在於薄膜必須能讓碳氫化合物快速透過,同時精準篩選不同大小的分子。
研究團隊改良了海水淡化用的逆滲透膜材料,將傳統醯胺鍵結改為更堅固且疏水的亞胺鍵結,並加入特殊分子「三蝶烯」(triptycene),形成大小適中的孔隙結構。Smith教授解釋:「這種聚亞胺材料在介面形成孔隙結構,加上我們新增的交聯化學作用,使其接觸碳氫化合物時不會膨脹變形。」
倫敦瑪麗女王大學化學工程教授Andrew Livingston評論:「這項研究將薄膜海水淡化的核心技術應用於碳氫化合物分離,是降低工業能耗的重要突破。」實驗顯示,新薄膜能將甲苯濃度提高20倍,並有效分離石腦油、煤油和柴油等工業混合物。
研究團隊指出,這項技術未來可望取代傳統分餾塔,透過串聯多層薄膜來純化複雜混合物。由於介面聚合技術已在海水淡化領域成熟應用,量產這類薄膜將具備高度可行性。李泰勳教授強調:「最大優勢在於我們可以直接沿用現有的薄膜製造生產線。」
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