佐治亚理工学院 新的膜技术可以减少与提炼原油相关的碳排放和能源强度
佐治亚理工学院副教授瑞安·莱弗利展示了一个包含新膜材料的模块
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芬恩拿着装有这项研究中使用的其他一些聚合物的小瓶
信用:克里斯托弗摩尔，佐治亚理工学院 佐治亚理工学院、伦敦帝国理工学院和埃克森美孚公司的一组研究人员开发的新膜技术可以帮助减少与提炼原油相关的碳排放和能源强度
实验室测试表明，这种聚合物膜技术可以在未来取代一些传统的热蒸馏工艺
使用热基蒸馏对原油混合物进行分馏是一个大规模、高能耗的过程，占世界能源使用量的近1%:每年1100太瓦时，相当于纽约州一年消耗的总能源
通过用低能膜代替蒸馏过程中的某些步骤，这项新技术有朝一日可能允许混合精炼系统的实施，与传统的精炼过程相比，该系统有助于显著减少碳排放和能量消耗
“我们现代生活中的许多东西来自石油，所以这些分子的分离使我们的现代文明成为可能，”M说
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芬恩，佐治亚理工学院化学和生物化学学院教授兼主席
芬恩还持有詹姆斯A
卡洛斯儿科技术家庭主席
“提供我们使用的产品所需的分离规模大得令人难以置信
这种膜技术可以对全球能源消耗和石油加工产生的排放产生重大影响
" 据7月17日出版的《科学》杂志报道，该论文被认为是第一篇专门为分离原油和原油馏分而设计的合成膜的报道
将需要额外的研究和开发来将这项技术推进到工业规模
膜技术已经广泛应用于海水淡化等领域，但石油炼制的复杂性至今限制了膜的应用
为了克服这一挑战，研究小组开发了一种新型螺环聚合物，将其应用到坚固的基底上，通过施加压力而不是加热来制造能够分离复杂烃混合物的膜
佐治亚理工学院研究生研究助理柯斯蒂·汤普森和罗妮塔·马蒂亚斯拿着一个装有聚合物材料的烧瓶，用来创造一种新的膜技术，可以减少与提炼原油相关的碳排放和能源强度
信用:克里斯托弗摩尔，佐治亚理工学院 膜根据大小和形状等不同将分子从混合物中分离出来
当分子尺寸非常接近时，这种分离变得更加困难
使用众所周知的在氮和碳原子之间形成键的方法，通过连接具有扭结结构的构建块来构建聚合物，以产生具有内置空隙空间的无序材料
该团队能够平衡各种因素，以创造溶解度(使膜能够通过简单和可扩展的加工形成)和结构刚性(使一些小分子比其他分子更容易通过)的正确组合
出乎意料的是，研究人员发现，这些材料需要少量的结构灵活性来提高尺寸辨别能力，以及对原油中大量存在的某些类型的分子稍微“粘性”的能力
在设计了新型聚合物并在合成汽油、喷气燃料和柴油混合燃料中取得了一些成功后，研究小组决定尝试分离原油样品，并发现新膜在从复杂混合物中回收汽油和喷气燃料方面非常有效
埃克森美孚公司的高级研究助理、该论文的合著者之一本·麦克库尔说:“我们最初试图分离一种过于相似的分子混合物。”
“当我们采用一种更复杂的原料——原油时，我们得到了看起来像是来自蒸馏塔的分馏，这表明了这一概念的巨大潜力
" 研究人员协同工作，聚合物在佐治亚理工学院设计和测试，然后转化为200纳米厚的薄膜，并通过卷对卷工艺整合到帝国理工学院的膜组件中
然后在所有三个组织对样品进行测试，提供膜性能的多实验室确认
佐治亚理工学院研究生研究助理柯斯蒂·汤普森和罗妮塔·马蒂亚斯带着一种新型膜材料的样品，这种材料可以减少与提炼原油相关的碳排放和能源强度
信用:克里斯托弗摩尔，佐治亚理工学院 帝国理工学院化学工程教授安德鲁·利文斯顿说:“我们有将有机溶剂纳米过滤技术推向市场的基本经验，纳米过滤是一种广泛应用于制药和化工行业的膜技术。”
“我们与埃克森美孚公司和佐治亚理工学院进行了广泛的合作，以证明这项技术的可扩展性潜力达到了石油工业所要求的水平
" 研究团队创建了一个创新管道，从基础研究一直延伸到可以在现实条件下测试的技术
“我们把基础科学和化学、应用膜制造基础和膜如何工作的工程分析结合在一起，”赖安·莱弗利副教授和约翰·H
佐治亚理工学院化学和生物分子工程学院的伍迪研究员
“我们能够从毫克级的粉末一直发展到商业外形的原型膜组件，这些组件受到了真正的切削油的挑战——看到这条创新管道投入使用真是太棒了
" 埃克森美孚与佐治亚理工学院的关系可以追溯到近15年前，并在其他分离技术方面产生了创新，包括一种新的碳基分子筛膜，这种膜可以显著降低分离一类称为烷基芳烃的碳氢化合物分子所需的能量
“通过与佐治亚理工学院和帝国理工学院等强大的学术机构合作，我们不断努力开发未来的低排放能源解决方案，”埃克森美孚研究与工程公司研发副总裁维贾伊·斯瓦鲁普说
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