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18
2026
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05
Nat. Commun.: ZIF-8膜破解电子级丙烯“最后一公里”
作者：
背景
电子级丙烯（C₃H₆）是半导体制造中的关键原料，其纯度要求高（≥99.99%）。然而，从聚合级丙烯中去除痕量丙烷（C₃H₈）（~3000 ppm）*困难，主要依赖低温精馏完成：高压 + 超低温 → 能耗高、流程复杂。尤其是在“深度脱重”过程中，往往需要多级精馏或与吸附/萃取耦合，导致成本高、效率低。因此，开发更*、更低能耗的分离技术成为关键。
创新
近日，大连理工大学刘毅教授团队提出“低温强化膜分离策略”，利用ZIF-8膜在低温下结构收缩与刚化的特性，实现*C₃H₆/C₃H₈分离。与传统膜在常温操作不同，该工作系统揭示了一个反直觉规律：温度越低，分离性能越强。在-40 °C条件下，ZIF-8膜的分离因子高达607，远超多数已报道体系。这一现象源于低温下ZIF-8孔窗发生轻微收缩并趋于刚化，从而显著提高对较大分子C₃H₈的扩散阻力，而对C₃H₆影响较小，形成“扩散选择性放大”机制。在更接近工业条件（-20 °C，3 bar）下，该膜仍表现出优异性能：分离因子达362，C₃H₆通量达135.3×10⁻⁵ mol m⁻² s⁻¹，可实现一步将C₃H₈从2998 ppm降至8 ppm，同时完全去除C₄杂质，直接满足电子级前驱体要求。进一步地，研究构建了膜–精馏耦合工艺，将传统多级精馏过程简化为单级膜单元与精馏联用，实现从99.5%到~5N（99.999%）纯度的*升级，同时运行成本降低56.57%，能耗降低近50%。
意义
该工作突破了传统“膜分离在低温性能下降”的认知，提出并验证了“低温增强分离”新机制，为精细气体分离提供了全新思路。通过将膜分离与现有低温精馏条件无缝耦合，实现了工艺上的高度兼容与简化，为电子级丙烯生产提供了切实可行的工业路径。同时，该策略在能耗与成本上的显著优势，也凸显了其在大规模应用中的潜力。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/_lYfpZuVCiL6sO2AMuD1tA
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