國際高水平期刊《Science》近期刊發了北京工業大學材料科學與工程學院安全福教授團隊的科研成果《Aromatic-aliphatic hydrocarbon separation with oriented monolayer polyhedral membrane》。該項研究成果為石腦油中芳烴-烷烴混合物的分離提供了有效的解決方案，為石化行業的低碳流程再造提供了新思路。這是北京工業大學再次以第一作者單位在《Science》期刊上發表的論文，標志著學校在膜材料領域取得重要科研進展。北京工業大學在讀博士生孫皓為論文第一作者，王乃鑫教授和安全福教授為通訊作者。北京工業大學在讀博士生許瑩薈、王豐愷，以及澳大利亞莫納什大學王煥庭教授、陸軍教授為合作者。
節能減碳是石化行業的重要發展方向。輕烴作為石腦油蒸汽裂解的關鍵產物，其生產過程中若能實現芳烴與烷烴的高效分離，不僅能顯著降低能源消耗水平，還能獲取高價值的芳烴，從而實現流程再造，達成減碳與增效的雙重目標。然而，芳烴與烷烴(如苯與環己烷、甲苯與正庚烷)分子尺寸和物理化學性質相似，實現芳烴與烷烴分離極具挑戰。
針對這一挑戰，基于團隊提出的納米基元筑膜新思路，采用一種具有芳烴快速傳輸通道的納米多面體顆粒為構筑基元，設計制備了顆粒高密度取向排列的單層多面體膜(Oriented Monolayer Polyhedral, OMP膜)，該膜對芳烴具有高選擇性。通過精確調控單層多面體的排列和密度，使多面體在多孔支撐體表面的覆蓋率達到85.6%，并設計了兩級膜串聯分離工藝，成功將石腦油模擬料液中的芳烴含量從15 wt%提升至97.5 wt%，實現了芳烴與烷烴的高效分離。采用低場核磁和分子模擬等手段，深入研究了芳烴與OMP的相互作用，闡明了芳烴分子在OMP膜通道中的優先吸附與快速傳遞機制。該研究為芳烴與烷烴的高效分離提供了創新解決方案，為高性能膜的設計提供了借鑒。
北京工業大學是國內最早從事膜分離技術研究的單位之一，長期以來圍繞膜在工業、能源、健康和環保領域的應用，開展了膜材料設計、組件制備、污染控制及膜應用等研究。團隊已在液流電池儲能、二氧化碳捕集、水資源處理、藥物分離與純化等領域取得了創新性成果。
