麻省理工学院改良海水淡化技术用于原油分离，为高能耗炼油工艺提供绿色可扩展替代方案。
在现代社会中，原油的重要性不言而喻。它为交通工具提供动力，为家庭供暖，为工业输送能源。但原油加工过程却是地球上最耗能的工业流程之一。
全球约1%的能源被用于将原油分馏为汽油、柴油和取暖油。这一过程产生了全球约6%的二氧化碳排放，主要源于蒸馏原油所需的高温加热。
近日，麻省理工学院工程师开发出革命性分子过滤膜，可根据分子尺寸分离原油组分，有望取代传统高能耗热分馏工艺。
这一突破或将重塑全球石油加工方式，大幅减少相关碳排放。
原油分离新思路
研究团队研发的聚合物薄膜通过分子形状和尺寸实现筛分，而非依赖沸点差异。这种技术转型可使分离过程能耗降低90%。
"这完全颠覆了传统的分离工艺范式，"麻省理工学院化学工程系副教授、研究资深作者扎卡里·史密斯表示，"与其通过沸腾混合物实现提纯，何不根据分子形态进行分离？"
该薄膜解决了同类产品普遍存在的溶胀难题，在轻质和重质碳氢化合物分离中均表现优异。
海水淡化技术跨界应用
研发团队创新性地将水处理行业技术应用于原油加工。自1970年代以来，反渗透膜技术已使海水淡化能耗降低90%。
科学家通过化学改性使这类薄膜适应原油环境：用刚性亚胺键替代柔性酰胺键，增强材料稳定性与疏水性。这使得碳氢化合物可快速穿透薄膜而不引发溶胀。
"聚亚胺材料在界面形成孔隙结构，通过交联化学改性，材料溶胀问题得以解决。"史密斯解释道。
工业化设计基因
薄膜采用三蝶烯单体构建精准持形孔隙，其制备采用工业成熟的界面聚合法，具备大规模生产潜力。
"界面聚合法的最大优势在于，水处理膜生产工艺已十分成熟，只需将现有生产线进行化学改性即可投产。"论文第一作者李博士补充道。
实验室表现惊艳
在甲苯与三异丙苯混合物分离测试中，薄膜使甲苯浓度提升20倍。在含石脑油、煤油和柴油的真实工业油样分离中同样表现优异。
"可以设想用这种薄膜替代初馏塔，"史密斯描述应用前景，"先分离轻重分子，再通过多级膜联用实现复杂混合物提纯。"
英国伦敦玛丽女王大学化学工程教授安德鲁·利文斯顿评价："这项研究将膜法海水淡化的核心技术...开创性地应用于有机体系，堪称工业效率的重大飞跃。"
该成果已发表于《科学》期刊。
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