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09
2026
-
04
Nat. Chem. Eng.: ZIF-8膜实现丙烯/丙烷分离规模化突破
作者：
背景
丙烯/丙烷分离是石化工业中的核心过程，但由于两者分子尺寸与物性接近，目前仍主要依赖低温精馏，这一过程能耗巨大、碳排放高。膜分离技术被视为理想替代方案，其中ZIF-8膜因其亚纳米孔道与优异选择性备受关注。然而，长期以来，这类膜材料面临一个关键瓶颈：难以实现大面积、无缺陷、可规模化制备。传统方法往往导致晶体生长不均、缺陷多，限制了其从实验室走向工业应用。
创新
近日，南京工业大学邢卫红、潘宜昌研究员团队提出了一种“微空间转化过程”，实现ZIF-8膜的规模化制备与性能提升：
限域反应空间设计：利用管状支撑体内腔作为微反应器，并预生长ZnO纳米棒阵列作为固定锌源，避免溶液中无序成核；
界面主导生长机制：通过ZnO逐步溶解形成局部Zn²⁺富集环境，优先在界面配位生成ZIF-8，实现均匀成核与连续生长；
浓度场与传质调控：微空间显著缩短扩散路径，形成均匀浓度分布，从而获得沿80 cm长度一致的无缺陷膜；
异质结构强化性能：残留ZnO构建HZIF-8结构，提高骨架刚性并抑制“开门效应”，兼顾选择性与稳定性；
规模化制造与工程验证：实现单管~200 cm²、批量>4.6 m²的可扩展制备，并成功集成至工业侧流分离装置。
该策略本质上通过“反应空间工程”解决了膜制备中的缺陷与规模问题。
意义
该工作真正打通了MOF膜从实验室到工业应用的关键路径。其价值不仅在于获得高性能分离膜，更在于提供了一种可复制、可放大的制造方法，使膜技术具备工程落地能力。通过将成核与生长过程转化为“空间可控过程”，该策略为MOF膜的规模化提供了通用范式。同时，异质结构设计实现了性能与稳定性的统一，解决了高压运行中的关键瓶颈。更重要的是，侧流分离单元的验证表明该技术能够直接嵌入现有工业流程，为降低丙烯分离能耗与碳排放提供了现实路径。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/Nvs4RL6IDVLIT8o1bdpGhw
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