Användning av en manganpolymer för att separera xylenisomerer

Mn-dhbqs struktur och poregenskaper. (A) Representationer av olika former av ramverksdynamik eller flexibilitet:andning, portöppning-stängning eller länkrotation och svullnad. (B) Koordinationsläget för dhbq-linkern. (C) Vätebindningarna mellan de två intilliggande 1D-kedjorna inom ramverket (gula streckade linjer). (D) Perspektivvy av kristallstrukturen av den syntetiserade Mn-dhbq längs c-axeln. (E och F) Porutrymmena inom Mn-dhbq-strukturen utan de koordinerade vattenmolekylerna. Enhetscellen hålls densamma som den syntetiserade strukturen. Porstorlekarna i både (E) och (F) är för små för att xylenmolekyler ska kunna adsorberas. Kredit:Science (2022). DOI:10.1126/science.abj7659

Ett team av forskare vid Zhejiang University i Kina, som arbetar med kollegor vid Rutgers University i USA, har utvecklat ett sätt att använda en manganpolymer för att separera xylenisomerer. I deras artikel publicerad i tidskriften Science , beskriver gruppen processen och konstaterar att den är enklare och billigare än andra metoder.

Xylenisomerer är viktiga kemiska mellanprodukter som ofta används för att tillverka olika typer av plaster. Tre av dem är av särskilt värde:par, meta och orto. Tyvärr, eftersom de syntetiseras i standardprocesser, kommer de ut bundna tillsammans. För att vara användbara måste de separeras. Men att göra det har visat sig vara tidskrävande och dyrt. Detta beror på att alla tre har liknande strukturer och kokpunkter.

Forskarnas arbete gick ut på att hitta ett material som skulle kunna fungera som en adsorbator - där molekyler av en vätska eller gas bildar en tunn film på en yta som sedan kan samlas upp. De sökte efter porösa polymerer med endimensionell koordination som var kända för att ha flexibilitet och identifierade mangan, vilket från början verkade som om det inte skulle fungera eftersom dess porer är för små. Men forskarna fann att när de exponerades för en xylenblandning svällde dess struktur, vilket ökade avståndet mellan polymerkedjorna och gjorde porerna större. Och det möjliggjorde adsorption och åtföljande separation av isomererna.

Forskarna noterar att porstorleken på mangan förändrades beroende på temperatur, så genom att tillämpa olika temperaturer på ett givet prov kunde de fånga en önskad isomer och isolera den från de andra. De noterar också att processen fungerar särskilt bra för att isolera para-xylen, som är det vanligaste som används vid tillverkning av plast. De tror att deras process också borde vara attraktiv för plasttillverkare eftersom den undviker användningen av destillation, vilket är notoriskt farligt. De avslutar med att hävda att deras process bör vara lätt att skala, vilket gör den relevant för användning i storskaliga verksamheter. + Utforska vidare