丙烯（環(huán)丙烷）從丙烷（丙烷）中的分離，通常采用昂貴和能耗巨大的低溫蒸餾技術(shù)。從節(jié)能和環(huán)保的角度來看，基于高效和低成本多孔固體的吸附分離是另一種替代方法。

在此，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所郭鵬研究員組在《JACS》上發(fā)表了題為“Pure Silica with Ordered Silanols for Propylene/Propane Adsorptive Separation Unraveled by Three-Dimensional Electron Diffraction”的研究論文報道了一種具有有序硅烷醇的純硅沸石，顯示了其在環(huán)境條件下對丙烯與丙烷的高效分離。

純硅沸石晶體結(jié)構(gòu)被先進的三維電子衍射揭示，其規(guī)則分布的硅羥基與獨特的橢圓形八元環(huán)孔口結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。這種獨特的橢圓八元環(huán)孔口結(jié)構(gòu)可以排除較大尺寸的丙烷，只能吸附丙烯。吸附穿透曲線測試也證實了其對C3H6/C3H8的分離性能，其中丙烯的動態(tài)吸附量為53.36 cm³ g^?1，而丙烷的吸附量可以忽略不計。純硅沸石對丙烯的動態(tài)吸附量優(yōu)于純二氧化硅DDR型沸石（31.07 cm³ g^?1）。密度泛函理論計算表明，吸附的丙烯分布在心形腔內(nèi)，與有序硅烷醇的相互作用較弱。

圖1 (a) ITQ-55-O3-400在87 K條件下的 Ar吸附等溫線，插圖：計算了ITQ-55-O3-400的孔徑分布；(b)ITQ-55-O3-400的BET比表面積圖；(c) ITQ-55-air-800（黑色）、ITQ-55-500（藍色）和ITQ-55-O3-400（紅色）在77 K時吸附等溫線及比表面積。

圖2 (a) ITQ-55-ITQ-400材料298K條件下對丙烯、丙烯的吸脫附等溫線；(b) DDR型純硅沸石與ITQ-55-O3-400氣體吸附分離性能比較；(c) ITQ-55-O3-400對等摩爾丙烷/丙烯二元混合物氣體吸附分離性能重復(fù)性測試。

紅色：丙烷；黑色：丙烯。

圖3（a-b）298K下的丙烯吸附-解吸循環(huán)。（c-d）ITQ-55-O3-400吸附劑測試298 K 1bar下丙烷、丙烯的吸附動力學(xué)。

文中，作者使用比表面積及孔徑分析儀（可參考儀器型號BSD-660）測試了87 K下Ar吸附等溫線及孔徑分布，揭示了ITQ-55-O3-400的微孔性質(zhì)。

使用氣體吸附儀（可參考儀器型號BSD-660、BSD-PMC）測試了ITQ-55-O3-400對單組分丙烯和丙烷吸附等溫線，結(jié)果表明298 K 1 bar時，ITQ-55-O3-400對丙烯的吸附量為53.36 cm³ g^?1，對丙烷吸附量2.31cm³ g^?1。

在連續(xù)的5次吸附-解吸循環(huán)中，丙烯的吸附量始終保持不變，表明其具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

此外，使用重量法氣體蒸氣吸附儀（BSD-DVS多站重量法氣體蒸氣吸附儀）測試了在298 K 1 bar條件下ITQ-55-O3-400對丙烷、丙烯吸附動力學(xué)及吸附量，結(jié)果表明丙烯的吸附速率明顯快于丙烷。

通過多組分吸附穿透曲線分析儀（可參考儀器型號BSD-MAB）評估了ITQ-55-O3-400對二元氣體（C₃H₆/C₃H₈，v/v，50/50）的分離性能，結(jié)果表明其對C₃H₆/C₃H₈優(yōu)異的分離性能。

貝士德 吸附表征 全系列測試方案