基于ZIF-8膜的低温剥离技术用于去除微量杂质，以实现电子级C3H6的生产

《Nature Communications》：ZIF-8 membrane-based cryo-stripping of trace impurities towards electronic grade C3H6 production

　　

摘要

电子级（EG）C₃H₆是半导体制造的重要原料，但由于传统低温蒸馏方法难以去除微量C₃H₈杂质（该方法需要高压和低温操作条件），其纯化过程仍耗能较高。在本研究中，我们利用在接近冰点温度下制备的ZIF-8膜，在实际操作条件下实现了高效的C₃H₆/C₃H₈分离。气体渗透实验表明，C₃H₆/C₃H₈分离因子（SF）随温度降低而增加，在?40?°C时达到607，并且与操作压力无关。在工业相关条件（?20?°C，3?bar）下，该膜的SF为362，C₃H₆的通量为135.3× 10^-5mol?m^-2 s^-1，这使得C₃H₈的浓度可以从2998 ppm降至8 ppm，并且能够完全去除聚合物级C₃H₆原料中的C₄H₁₀。吸附-扩散分析表明，在亚冰点温度下分离效果提升的原因是ZIF-8分子筛的收缩和刚性增强，从而提高了扩散选择性。工艺分析进一步显示，将这种膜与蒸馏柱结合使用，可以将C₃H₆的纯度提升至约5?N，同时将操作成本降低56.57%（每千克EG C₃H₆的成本为1.34美元）。