Science：MOF为天然气干燥节能降耗！

天然气必须经过干燥才能从工厂运往千家万户。干燥过程往往通过氧化铝或沸石实现，然后在250℃高温将水脱附，对氧化铝或沸石进行再生。

 

问题在于：这一过程需要的能耗较大！

 

有鉴于此，沙特国王科技大学（KAUST）的Mohamed Eddaoudi等人报道了一种在水中稳定的氟化MOF材料，大大降低了天然气干燥再生过程的能耗。

 

图1. KAUST-8的结构和对水的吸脱附

 

 

这种Ni金属中心的MOF称作：AlFFIVE-1-Ni (KAUST-8)，具有周期性开放金属配位位点，正方形一维孔道内含有部分氟元素。其特点在于：可以选择性优先吸附天然气中的水分和CO₂，并只需要在105℃左右就可以脱附再生，能耗仅有常规干燥方法的一半左右。

 

图2. KAUST-8的稳定性和水吸附性能

 

 

图3. KAUST-8对H₂O和CO₂的吸附位点

 

       本文可与O. M. Yaghi等人不久前在Science报道的一种太阳光驱动MOF捕获空气中水份的新技术关联阅读。

 

       研究人员利用MOF-81作为关键材料，在相对湿度低于20%，不需要辅助能源的条件下，实现了在太阳光下从空气中生产2.8L水/kg MOF/天。

图4. MOF-81从空气中产水的原理

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Amandine Cadiau, Youssef Belmabkhout, Mohamed Eddaoudi et al. Hydrolytically stable fluorinated metal-organic frameworks for energy-efficient dehydration. Science 2017, 356, 731-735.

Hyunho Kim, Omar M. Yaghi, Evelyn N. Wang et al. Water harvesting from air with metal-organic frameworks powered by natural sunlight. Science 2017, 356, 430-434.