У новому дослідженні, опублікованому в журналі Science, міжнародна група вчених запропонувала інноваційне рішення цієї проблеми — спеціалізовані кристалічні мембрани нового покоління.
Читайте также: 25 ступенів свободи. Гуманоїд NEO отримав нові роботизовані руки, які можуть збирати LEGO та ловити м’ячі
Дослідники зосередилися на класі ковалентних органічних каркасів (COF) — пористих полімерах зі змінною структурою пор. Їм вдалося створити серію мембран із регульованим розміром пор і субнанометровими каналами, які здатні вибірково пропускати легкі аліфатичні (ланцюжкові) сполуки, ефективно утримуючи ароматичні (кільцеподібні) структури безпосередньо у рідкій фазі без нагрівання. Під час випробувань із нерозведеною сирою нафтою сорту Arabian Light двоступенева система фільтрації дозволила підвищити концентрацію аліфатичних сполук у кінцевому продукті з початкових 54,5% до 96,1%, затримавши переважну більшість бензолів та нафталінів.
Головним досягненням команди стала успішна демонстрація масштабованості технології. За допомогою нанесення полімерних шарів під дією електричного поля вчені налагодили безперервне рулонне виробництво мембранного полотна завдовжки 50 метрів і завширшки 0,3 метра. Отримані рулонні модулі промислового типу стабільно пропрацювали понад 250 годин у пілотній системі розділення.
Експеримент показав вражаючу енергоефективність: споживання енергії склало всього близько 20,7 МДж на барель нафти, що щонайменше вдвічі менше за типові для дистиляції показники, які варіюються від 50 до 200 МДж на барель.
Автори дослідження підкреслюють, що за умови впровадження систем рекуперації тиску на заводах ці витрати можна знизити ще суттєвіше. Попри незначне забруднення мембран під час тривалої роботи, їхня проникність повністю відновлювалася після звичайного очищення.
Читайте также: 230 тисяч отворів. Перший у світі робот-бур DALE свердлить бетон удесятеро швидше за людей
