物理吸附为低温蒸馏提供了一种有前景的替代方案,用于捕获最强效的温室气体SF6,但现有的吸附剂在满足各种化学和工程问题方面面临挑战。
有鉴于此,浙江大学杨启炜研究员、柯天等在本文中,通过对孔内化学和工业过程设计的深入了解,构建了两种低成本复合材料颗粒(2 % HPC的Al(fum)和5%高岭土的Al(fum)),并且结合一种创新的两阶段真空变温吸附(VTSA,two-stage Vacuum Temperature Swing Adsorption)工艺,实现了从氮气中超高效回收低浓度SF6。
本文要点:
(1)
实现了创纪录的高选择性(>2×104)和SF6动态容量(~2.7 mmol/g),同时实现了优异的SF6产量(~58.7 L/kg)、收率(~96.8 %),在温和的再生条件下,通过固定床的吸附-脱附实验,验证了能够循环利用(~1000次循环)。
(2)
2D固体NMR光谱和原位FTIR红外光谱、DFT-D结合/扩散模拟,揭示了SF6在通道内的多位点结合方式以及超快速的扩散。VTSA工艺能够达到环境保护和电力设备运行的双重严格要求:SF6回收率为99.91%,SF6纯度/工作容量为99.91%/2.1 mmol/g,性能显著超过了工业沸石13X,能耗仅为低温蒸馏过程能耗的18.7 %。
参考文献
Li, J., Chen, Y., Ke, T. et al. Efficient continuous SF6/N2 separation using low-cost and robust metal-organic frameworks composites. Nat Commun 16, 632 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-025-56031-5
https://www.nature.com/articles/s41467-025-56031-5