CO2/CH4/N2在MER型沸石中擴散和分離的分子動力學模擬

編號：CYYJ01752

篇名：CO2/CH4/N2在MER型沸石中擴散和分離的分子動力學模擬

作者：石勤

關(guān)鍵詞： 二氧化碳 MER型沸石 擴散 分離 分子動力學模擬

機構(gòu)： 蘭州石化職業(yè)技術(shù)學院應(yīng)用化學工程學院

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)果與實驗結(jié)果吻合證明模型和力場是可靠的。在此基礎(chǔ)上,以純硅MER型沸石作為對照,采用分子動力學(MD)模擬方法研究了CO2、CH4和N2在K-MER型沸石中的擴散和分離性能。結(jié)果表明,CO2、CH4和N2在MER型沸石中存在亞擴散現(xiàn)象,擴散方式為構(gòu)型擴散,在沸石三維通道中的擴散存在各向異性。沸石與氣體之間的作用力和沸石骨架外陽離子均影響氣體分子的擴散能力,而沸石骨架外陽離子是影響氣體分子擴散能力的主要因素。CO2和N2的自擴散系數(shù)隨吸附濃度的增加而減小;CH4的自擴散系數(shù)隨吸附濃度的增大先增加后減小。CO2、CH4和N2的自擴散系數(shù)隨溫度的升高均增加,擴散活化能大小順序為N2(16.51 kJ/mol)>CH4(8.39 kJ/mol)>CO2(4.38 kJ/mol)。K-MER型沸石膜對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))。