Химики создали каркас, способный очистить этилен на 99,99%

Этилен — это органическое вещество с химической формулой С2Н4. Оно является популярным в производстве и промышленном синтезе и применяется для создания многих препаратов. В их число входит этиловый спирт, этиленгликоль, полиэтилен и другие. По данным статистики, в прошлом году было произведено около 170 млн. тонн этилена. Именно поэтому учёные озаботились тем, чтобы научиться получать быстро максимально очищенный продукт.

Известно, что этилен получают двумя способами. Первый — паровой крекинг, в результате которого получается этилен и другие вещества. Выход этилена составляет 50%, при этом очень важно добиться того, чтобы он смог полимеризоваться, то есть, чтобы он был чистым и содержал максимум 0,5% примесей. Но для этого, оказалось, этилен должен пройти дополнительное очищение на производстве. Второй способ получения этилена — с помощью теплового разложения, в котором используются низшие насыщенные углеводороды или жидкие дистилляты нефти. В процессе получения этилена происходит разрыв молекул и отсоединение от них водорода.

Очищение этилена в настоящее время происходит с помощью криогенной дистилляции. Однако такой способ представляет собой довольно энерго и финансово затратный процесс. К тому же в ходе криогенной дистилляции существует сложность разделения этана и этилена из-за совпадения размеров их молекул. Для достижения нужной очистки приходится применять различное лабораторное оборудование, например, ректификационные колонны, состоящие из большого количества тарелок (до 180 штук), имеющих, в целом, массивные размеры (до 90 м в высоту).

Чтобы упростить подобный процесс, а также снизить его стоимость, химики разрабатывают различные фильтры, которые смогут устранить проблему в разделении молекул этана и этилена. Так, для этого был создан специальный каркас, состоящий из ионов металлов и кластеров, скоординированных с органическими лигандами. Таким образом, получилась металл-органическая структура, которая поглощает молекулы этана и при этом не пропускает молекулы этилена. Как оказалось, с помощью этого фильтра получается отделить фактически 99,99% молекул этана всего лишь за один цикл фильтрации! Ученые попробовали проводить дополнительные 20 циклов для проверки чистоты, но при этом свойства вещества практически не изменились. В качестве основы для создания подобного каркаса учёные используют цеолитный материал.