一種新的超薄聚合物膜，稱為鎖定內在微孔聚合物（Polymers of Locked Intrinsic Microporosity，PLIMs），是透過全球研究合作開發而成。這些膜可以分離複雜的碳氫化合物混合物（如原油），有潛力改變能源密集型的煉油過程。
調整膜的結構，每天標準的原油煉製都使用熱蒸餾的方法，該過程將油加熱以分離成有用的部分，如汽油、塑料和航空燃料。儘管該方法有效，但其環境代價不容忽視，因為它消耗了大量的能源。現在，一組國際研究人員創造出一種解決方案，可能會完全消除熱源的需求。鎖定內在微孔聚合物（PLIMs）是超薄膜，可以在微觀層面過濾複雜的碳氫化合物混合物，而無需熱源。
倫敦瑪麗女王大學的化學工程教授兼研究與創新副校長安德魯·利文斯頓（Andrew Livingston）及 Exactmer 的首席執行官解釋道：「膜原則上可以以較少的能源完成與蒸餾或蒸發相同的工作。」他補充道：「問題在於找到在接觸真實碳氫化合物混合物時既快速又具選擇性的材料。」該研究介紹了一種新穎的製造方法，在膜的形成過程中注入交聯劑，以創造出高效的分離層。這種方法結合了科學家們數十年來未能實現的兩個特徵：極端的分子選擇性和令人難以置信的快速傳輸速度。
膜的測試顯示出卓越的性能
這些膜承諾提供一個更清潔、低能耗的替代方案，取代龐大的鍋爐。在這一概念中，液體不再被加熱，而是通過分子篩進行過濾，根據分子大小捕捉特定分子。然而，實際上，原油等有機液體會對此造成影響。研究團隊專注於高孔隙度聚合物，這些材料擁有類似納米級海綿的內部結構。然而，這些材料存在缺陷，當暴露於惡劣的碳氫化合物時，會膨脹。隨著聚合物的擴展，微小的孔隙也會膨脹，使得較大的分子可以通過，從而使過濾器失去效用。
為瞭解決這一問題，研究團隊調整了製造過程，並在聚合物膜的形成過程中直接引入了原位交聯劑。研究人員江志偉（Dr Zhiwei Jiang）表示：「關鍵在於在聚合物有機會膨脹之前穩定結構。」他指出：「這保留了實現分子分離所需的微小孔隙，同時仍然允許碳氫化合物快速流通。」當研究人員將膜用於實際的阿拉伯超輕原油進行測試時，結果超出了標準預期。
PLIM 系統成功去除了 99.8% 的重碳氫化合物（碳原子數超過 15 的分子），同時將腐蝕性硫化合物減少了 93%。這對煉油廠而言是一個巨大的勝利，因為硫經常會損壞下游設備和催化劑。該膜在較輕的煉油流中表現同樣出色，例如原料苯。它能夠將用於燃料升級的小分子從用於生產日常塑料的重分子中分離出來。在流量方面，該膜的運作速度與商業海水淡化系統相當。
此外，研究團隊自始至終便考慮到大規模生產的需求，透過標準的卷對卷處理技術，製造出超過一米寬的 PLIM 膜。這些膜被包裹成螺旋形模塊，這正是目前全球現有工業過濾廠所使用的形狀。膜的耐用性也得到了驗證，連續運行 30 天而未出現性能下降。相關結果已於 6 月 18 日發表在《科學》期刊上。
項目 規格 去除重碳氫化合物效率 99.8% 去除腐蝕性硫化合物效率 93% 運行時間 30 天
