編號(hào)：CYYJ01752
篇名：CO2/CH4/N2在MER型沸石中擴(kuò)散和分離的分子動(dòng)力學(xué)模擬
作者：石勤
關(guān)鍵詞： 二氧化碳 MER型沸石 擴(kuò)散 分離 分子動(dòng)力學(xué)模擬
機(jī)構(gòu)： 蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用化學(xué)工程學(xué)院
摘要： 采用巨正則蒙特卡洛(GCMC)模擬方法研究了CO2、CH4和N2在MER型沸石中的吸附性能,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合證明模型和力場(chǎng)是可靠的。在此基礎(chǔ)上,以純硅MER型沸石作為對(duì)照,采用分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬方法研究了CO2、CH4和N2在K-MER型沸石中的擴(kuò)散和分離性能。結(jié)果表明,CO2、CH4和N2在MER型沸石中存在亞擴(kuò)散現(xiàn)象,擴(kuò)散方式為構(gòu)型擴(kuò)散,在沸石三維通道中的擴(kuò)散存在各向異性。沸石與氣體之間的作用力和沸石骨架外陽(yáng)離子均影響氣體分子的擴(kuò)散能力,而沸石骨架外陽(yáng)離子是影響氣體分子擴(kuò)散能力的主要因素。CO2和N2的自擴(kuò)散系數(shù)隨吸附濃度的增加而減小;CH4的自擴(kuò)散系數(shù)隨吸附濃度的增大先增加后減小。CO2、CH4和N2的自擴(kuò)散系數(shù)隨溫度的升高均增加,擴(kuò)散活化能大小順序?yàn)镹2(16.51 kJ/mol)>CH4(8.39 kJ/mol)>CO2(4.38 kJ/mol)。K-MER型沸石膜對(duì)CO2/CH4、CO2/N2和N2/CH4分離體系均有良好的分離選擇性。氣體分子的滲透率~104GPU(1 GPU=3.35×10−10mol/(s·m2·Pa))。
