Krystal Kasal tərəfindən , Phys.org

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Andrew Zinin

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Pexels-dən Tom Fournier

Neft emalı xam, istifadəyə yararsız xam nefti benzin, dizel, reaktiv yanacaq və neft-kimya xammalı kimi dəyərli mallara çevirmək üçün zəruridir. Lakin, adi distillə prosesi enerji tələb edir və tədqiqatçıları neft emalının daha yaxşı və daha səmərəli yollarını tapmağa sövq edir. Science jurnalında dərc olunmuş yeni bir araşdırma bu problemin potensial həllini ixtisaslaşmış membran şəklində təsvir edir. İndiyə qədər bu membranlar miqyaslı və yüksək dərəcədə mümkün sənaye texnologiyası olduğunu sübut edir və sınaqlar neft emalının enerji ehtiyaclarını əhəmiyyətli dərəcədə azaltmaq üçün ümidverici nəticələr göstərib.

Distillə üsulları ilə bağlı problem

Neft emalı zavodları xam nefti qaynama nöqtələrinə əsasən müxtəlif karbohidrogen fraksiyalarına ayırmaq üçün əsasən davamlı fraksiyalı distillə üsulundan istifadə edirlər. Bu proses çıxarılan neft enerjisinin təxminən 11%-ni istifadə edir. Vəziyyəti daha da pisləşdirən odur ki, bu proses oxşar qaynama nöqtələrinə və fərqli kimyəvi quruluşlara malik karbohidrogenləri ayırmaq iqtidarında deyil. Bu komponentləri ayırmaq üçün əlavə ikinci dərəcəli proseslərdən istifadə edilməlidir ki, bu da neft emalını daha da çətinləşdirir.

Sənayedə vacib ehtiyaclardan biri xam neftdən kimyəvi maddələrə keçid yolları üçün alifatikləri (zəncirvari molekullar) aromatiklərdən (halqavari molekullar) ayırmaqdır. Benzol, toluol və ksilol kimi aromatiklər tez-tez istehlak məhsullarında istifadə olunur, lakin alifatiklərin və aromatiklərin oxşar qaynama nöqtələri onları distillə yolu ilə ayırmağın çətin olduğunu göstərir.

Polimer membranlardan xam neft fraksiyasını yaxşılaşdırmaq üçün istifadə olunub, lakin onlar adətən kimyəvi selektivlik üçün məhsuldarlığı əvəz edirlər. Yeni tədqiqatın müəllifləri yazırlar ki, “Politriazol, hidrofob poliamin, poli(arilen amin), mikroməsaməli poliimin və kommersiya oNF-2 kimi membranlardan istifadə cəhdləri aşağı molekulyar çəkili komponentlərin zənginləşdirilməsində təsirli irəliləyiş əldə edib, lakin hamısı əsasən ənənəvi amorf polimer membranlarında məsamə strukturunu və funksionallığını dəqiq tənzimləməkdə çətinlik çəkdiyinə görə müəyyən karbohidrogen sinifləri üçün aşağı keçiricilikdən və zəif selektivlikdən əziyyət çəkirdi.”Oyna

00:0000:41SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

OynaCOF-But membranlarının rulon şəklində davamlı istehsalı. Əvvəlcədən məhlul davamlı olaraq çökmə qurğusuna vuruldu və nazik təbəqə şəklində PAN ultrafiltrasiya membran dayağına töküldü. PAN dayağı 1 sm aralıda yerləşən iki titan lövhə elektrodu arasında keçirildi və burada COF selektiv təbəqəsinin vahid çökməsini təmin etmək üçün 10 V sm⁻¹ elektrik sahəsi tətbiq edildi. Video çəkiliş məqsədləri üçün çökmə qurğusu açıq qaldı; faktiki membran istehsalı zamanı qurğu nəzarət edilən temperaturu saxlamaq üçün qapalı qaldı. Video 50x real vaxt sürətində göstərilir. Mənbə: Science (2026). DOI: 10.1126/science.aea0869

Daha yaxşı yüksək performanslı membran

Yeni tədqiqatda iştirak edən komanda, dəyişkən məsamə strukturlarına və çox yönlü kimyaya malik kristal məsaməli polimerlərdən hazırlanmış membranlar olan kovalent üzvi çərçivələr (COF) adlanan bir membran sinfinə diqqət yetirmişdir. COF membranları üzərində aparılan əvvəlki tədqiqatlar müəyyən ayrılmalarla yüksək performans göstərsə də, güclü sinifə xam neft ayrılması ilə deyildi. Onlar həmçinin miqyaslı istehsalla bağlı çətinlik çəkirdilər.

Lakin komanda bu maneələrin bəzilərini dəf edə bildi. Onlar məsamə ölçüsünü və yağ yaxınlığını tənzimləyə bilən artan alkil zəncir uzunluğuna malik bir sıra COF-lar hazırladılar. Bu, subnanometr məsamələri olan kristal COF membranları və alifatikləri üstünlük təşkil edən alkil (yağ kimi) funksional qruplar ilə nəticələndi.

Tədqiqat müəllifləri izah edirlər ki, “Metal-üzvi çərçivə (MOF) əsaslı qarışıq matris membranları buxar fazalı perbuxarlanma altında sadələşdirilmiş model qarışıqlarından aromatik maddələrlə zənginləşdirilmiş olsa da, COF membranlarımız kompleks xam neftdən tam maye fazalı prosesdə selektiv alifatik zənginləşdirməyə imkan verir və bu da istilik ayrılmaları ilə müqayisədə enerji tələbatını azaldır”.(A) Davamlı membran istehsalı üçün rulondan rulona istehsal xəttinin sxematik təsviri. (B, C) İlkin nasos, ilkin tökmə və elektrodlar da daxil olmaqla rulondan rulona sisteminin fotoşəkilləri. Kredit: Science (2026). DOI: 10.1126/science.aea0869

Pilot sınaqlar və miqyaslana bilən istehsal

Tədqiqatçılar COF-Me, COF-But və COF-Hex adlanan alkil zəncirinin uzunluğu artan bir sıra COF-lərin performansını sintetik 10 komponentli qarışıqda və daha sonra çarpaz axın filtrasiyası altında durulaşdırılmamış, qızdırılmamış Arabian Light xam neftində sınaqdan keçirdilər. Sintetik qarışıqda permeatdakı alifatik tərkib COF-Me, COF-But və COF-Hex üçün müvafiq olaraq 88,2%-ə, 93,9%-ə və 94,2%-ə yüksəldi.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklər əldə edin .

Tədqiqat müəllifləri yazırlar ki, “COF-Me orta dərəcədə alifatik zənginləşmə və qismən aromatik rədd etmə nümayiş etdirdi, rədd etmə dəyərləri toluol üçün 36,3%, piren üçün 54,1% və benzo[gi]perilen üçün 56,1% təşkil etdi. Daha uzun alkil zəncirləri ilə COF-But və COF-Hex əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmış performans nümayiş etdirdi: Yüngül alifatiklər zənginləşdirildi, aromatiklər və daha böyük alifatiklər isə effektiv şəkildə saxlanıldı.”

Arabian Light xam nefti ilə aparılan sınaqlarda iki mərhələli membran seriyası alifatik tərkibi xammaldakı 54,5%-dən 1-ci mərhələdə 92,0%-ə və 2-ci mərhələdə 96,1%-ə qədər artırdı. Membranlar xam neftdəki aromatik sinifləri güclü şəkildə rədd etdi. 1-ci mərhələ benzolların 72,2%-ni və naftalin və PAH-ların ~94–95%-ni rədd etdi və 2-ci mərhələdə daha da yaxşılaşdı.COF membranlarının molekulyar dizaynı. Kredit: Science (2026). DOI: 10.1126/science.aea0869

Daha sonra komanda, məsaməli polimer dayaqlarına COF təbəqələrini yerləşdirmək üçün elektrik sahəsi ilə dəstəklənən prosesdən istifadə edərək 50 metr uzunluğunda (164 fut uzunluğunda), 0,3 metr enində (1 fut enində) davamlı membran təbəqəsi yaradaraq miqyaslı rulondan rulon istehsalı nümayiş etdirdi. Daha sonra onlar Arabian Light xam neftindən birbaşa alifatik ayrılma üçün pilot miqyaslı ayırma sistemini sınaqdan keçirdilər. Sənaye tipli spiral sarğılı modullar alifatikləri bir mərhələdə 90,2%-ə qədər zənginləşdirdi və 250 saatdan çox sabit işlədi. Əhəmiyyətli olan odur ki, enerji ehtiyacları barel başına cəmi 20,7 MJ idi ki, bu da distillə zamanı tipik olan barel başına 50-200 MJ-dən xeyli aşağıdır ki, bu da böyük potensial enerji qənaətini göstərir.

Tədqiqat müəllifləri yazırlar ki, “Membran filtrasiyası ümumi enerji girişinin təxminən 57,4%-ni təşkil edir. Xüsusilə, hazırkı pilot miqyaslı membran enerji istehlakı mühafizəkar bir baza göstəricisidir, çünki təzyiq-enerji bərpasını əhatə etmir və bu da sənaye miqyasında daha da azalma üçün əhəmiyyətli imkanlar olduğunu göstərir.”

Komanda, nəticələrin distillə kimi termal ayrılmalara miqyaslı, enerjiyə qənaət edən alternativlər kimi membran əsaslı proseslər üçün güclü potensialı təmsil etdiyini bildirir. Gələcək tədqiqatlar daha dar kəsiklərə və ya tək komponentli ayrılmalara yaxınlaşmaq üçün selektivliyi daha da artıra bilər ki, bu da çoxmərhələli və ya kaskad dizaynlarını tələb edə bilər. Tədqiqatçılar qeyd edirlər ki, çirklənmə səbəbindən zamanla bəzi axın azalması baş vermişdir, lakin təmizləmə ilə bu, geri çevrilə bilər.

Müəllifimiz Krystal Kasal tərəfindən sizin üçün yazılmış, Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Andrew Zinin tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmişdir — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Li Cao və digərləri, Xam neftin alifatik/aromatik ayrılması üçün COF membranlarının miqyaslandırıla bilən istehsalı, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aea0869

Jurnal məlumatları: Elm Bu hekayənin arxasında kim dayanır?

Krystal Kasal

Fizika üzrə magistr dərəcəsi olan sərbəst elm yazıçısı. Beş illik klinik tədqiqat və fizika təhsili təcrübəsi. Elmi ünsiyyətçi. Tam profil →

Qeb Klark

İngilis dili üzrə magistr dərəcəsi, 2021-ci ildən bəri mətn redaktoru, ali təhsil və səhiyyə sahəsində təcrübəyə malikdir. Etibarlı elm xəbərlərinə həsr olunub. Tam profil →

Endryu Zinin

Fizika üzrə magistr dərəcəsi və tədqiqat təcrübəsi. Uzun müddət elm xəbərləri həvəskarı. Science X-in redaksiya uğurunda əsas rol oynayır. Tam profil →

© 2026 Science X Network