膜分离，这所土豪大学一天连发2篇Science! _溶剂

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北京时间6月3日凌晨，国际顶尖学术期刊Science同时在线发表了沙特阿卜杜拉国王科技大学在膜分离提炼石油、纯化天然气领域的突破性研究成果。阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）均为两篇论文的第一作者单位和唯一通讯作者单位。
阿卜杜拉国王科技大学，位于沙特吉达，是一所专攻理工领域的国际化私立研究型大学，创办于2009年9月，兴建时耗资约167亿人民币，被称为世界上最奢侈的大学。目前只招收硕士和博士，提供各种精品宿舍选择，包括公寓、联排别墅和独栋别墅等，每年可以申请最高9万美元的奖学金，拥有世界顶尖的科研设备、实验室和用不完的科研经费。

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在第一篇Science中，阿卜杜拉国王科技大学的Suzana P. Nunes教授课题组报道了一种通用策略来制造具有10 nm超薄选择性层的聚三唑膜，该选择性层包含用于分离烃的亚纳米通道。该过程涉及使用经典的非溶剂诱导相分离方法（NIPS）和热交联。膜选择性可以调整到典型纳滤范围的下限（200至1000 g/mol）。聚三唑膜可以富集高达80%至95%的碳原子数小于10的烃（140g/mol）。这些膜优先分离石蜡而不是芳烃成分，使其适合集成到混合蒸馏系统中进行原油分馏。相关研究成果以题为“Polytriazole membranes with ultrathin tunable selective layer for crude oil fractionation”发表在最新一期《Science》上

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另一篇Science来自KAUST的先进膜与多孔材料中心物理科学与工程学部Mohamed Eddaoudi科研团队，他们将 MOF 纳米片嵌入聚合物基质中时，形成混合基质膜，在天然气中表现出优异的二氧化碳和甲烷选择性，并且具有去除硫化氢的能力（详见今日第二条推文）。。

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第一篇Science解读：膜分离，这次直接提炼石油！
分离过程在化学、制药和石化行业中必不可少，并广泛用于净化溶剂和化学品、溶剂交换、催化剂循环和回收。传统的分离技术如蒸馏、吸附、蒸发和萃取是能源密集型的。这些分离占资本和运营成本的40%到70% 。其中原油分离——将原油分离成不同石油产品的过程——是燃料和商品产品供应链的关键过程。美国能源信息署(EIA)预测，目前全球石油和液体燃料的产量约为每天1亿桶，到2050年将继续增长。在缺乏燃料和各种石油产品的竞争替代品的情况下，碳氢化合物行业必须积极减少其运营的碳足迹。这就是先进的膜分离策略发挥作用的地方，因为与蒸馏等更传统的方法相比，膜分离可以大大降低能源需求。此外，膜可以很容易地集成，以使用现有基础设施创建混合过程。

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Figure 1. 传统的原油精炼厂消耗大量能源来为分离过程提供动力
虽然无机材料可能具有更高的热稳定性和溶剂稳定性，但它们也有局限性：成本高、机械性能差和难以扩大规模。聚合物膜比大多数无机膜便宜，易于加工，并且可以集成到大型模块中。然而，只有少数几类聚合物材料在工业上用于非水溶液的纳滤，例如聚（二甲基硅氧烷）和聚酰亚胺。聚苯并咪唑、聚（醚醚酮）和具有固有微孔性 (PIM) 的聚合物正在评估中。在许多情况下，当暴露在恶劣环境中时，膨胀效应会影响分离性能。最近，报道了一系列 PIM 类聚合物，它们显示出有吸引力的原油分离。这是一个具有挑战性的分离，需要更多的材料来处理工业条件并成功分离复杂的混合物。克服渗透性和选择性的权衡，特别是在原油精炼等行业，没有明显的膜老化是一项艰巨的任务。