随着精细化工的进一步发展,工业上对原材料纯度的要求越来越高,作为化工产业基础,乙烯的高纯度制取显得十分必要。传统的分离乙烯、乙炔的工艺能耗高,操作复杂,因此对21世纪深具潜力的吸附分离技术进一步探讨有着重要的意义。本文面向聚合级的乙炔、乙烯的绿色制造,首次提出应用以没食子酸为配体的金属有机骨架材料(M-gallate系列框架材料)吸附分离乙炔、乙烯的新方法,论述了该系列材料的静态吸附平衡和动态吸附性能等方面,希望能给后来者提供一些借鉴。本文首先优化M-gallate系列框架材料的合成条件,考察该系列材料的稳定性。结果表明,该系列材料在空气环境中十分稳定,晶体结构没有发生变化,对乙炔的静态吸附量也基本恒定。在水和乙醇环境中,虽然该系列材料的晶体结构整体上变化较小,但是会发生一些微弱的改变,而且随着在特定环境中静置时间的延长,Co-gallate框架材料和Ni-gallate框架材料对乙炔的静态吸附量逐渐下降,Mg-gallate框架材料对乙炔的静态吸附量则表现出相反的趋势,逐渐上升。接着本文研究该系列材料对乙炔、乙烯的静态吸附平衡,根据理想溶液模型(IAST)计算材料对乙炔/乙烯的吸附选择性,利用克劳修斯-克拉佩龙方程得到材料对乙炔、乙烯的吸附热,并将此系列材料和目前吸附性能优异的材料进行比较。结果表明,298 K,1 bar 条件下,Mg-gallate 材料,Co-gallate 材料和 Ni-gallate 材料对乙炔的吸附量分别达到4.41 mmol/g,3.90 mmol/g,3.61 mmol/g,仅次于SIFSIX-1-Cu材料和NOTT-300材料,在目前已知的材料中处于前列。在298K,0.05 bar下,M-gallate系列框架材料对乙炔吸附量是目前所知的材料中吸附量最高的,其中Mg-gallate材料,Co-gallate材料和Ni-gallate材料对乙炔的吸附量分别为 3.21 mmol/g,3.11 mmol/g,2.62mmol/g。在 298K,1 bar 下,乙炔/乙烯比例为1/99的分离体系中,Ni-gallate材料对乙炔/乙烯的吸附选择性达到48.41,高于SIFSIX-1-Cu材料(44.54),Mg-gallate材料和Co-gallate材料的吸附选择性分别达到22.46,16.38,在目前已知材料中处于前列。在乙炔/乙烯比例为50/50的分离体系中,Ni-gallate材料的吸附选择性远高于SIFSIX-1-Cu材料,达到56.7,Mg-gallate材料和Co-gallate材料的吸附选择性分别为20.3,13.7,同样处于前列。Mg-gallate材料,Co-gallate材料和Ni-gallate材料对乙炔的吸附热依次为25 kJ/mol～42kJ/mol,38kJ/mol～50kJ/mol,39kJ/mol～52.5kJ/mol,吸附热较高但又不影响材料的脱附。可见,该系列材料对乙炔有着较强的吸附作用,吸附容量和吸附选择性均非常优异。最后本文研究了该系列材料对乙炔/乙烯的固定床动态吸附分离性能。结果显示,在固定床实验中,三种材料均能有效地分离乙炔、乙烯。多次再生循环使用后,材料对乙炔的动态吸附量,对乙烯的动态吸附量及对乙炔/乙烯吸附选择性基本恒定,表明该系列材料非常稳定,可多次循环使用。