جداسازی متان از مخلوط بیوگاز (شامل 2co، 4ch و s2h) توسط غشای کربنی با تخلخل نانو با استفاده از روش های شبیه سازی دینامیک مولکولی و مونت کارلو
چکیده
در این پژوهش جداسازی متان از مخلوط زیست گاز (شامل 2co، 4ch و s2h) بوسیله غشای کربنی با تخلخل نانو با استفاده از روش های شبیه سازی مولکولی بررسی شده است. تخلخل غشای کربنی بصورت نانولوله های کربنی تک جداره (10 و10) و (6 و6) مدلسازی شده است. 2co، 4ch و اتم های کربن نانولوله بصورت کره های لنارد-جونز و s2h بصورت یک مرکز لنارد- جونز همراه با چهار مکان قطبی در نظر گرفته شده اند. شبیه سازی ها در فشارهای 1/0 تا 30 مگاپاسکال و در دماهای 288، 298، 318 و 338 کلوین انجام شده اند. در شبیه سازی مونت کارلو در مجموعه بندادی بزرگ یا gcmc جذب اجزای زیست گاز درون نانولوله کربنی اندازه گیری شده است. نتایج نشان داده اند که در مورد هر دو نانولوله با افزایش فشار و کاهش دما میزان جذب افزایش می یابد، با این تفاوت که در نانولوله (6 و6) تعداد گونه های جذب شده در کل بسیار پایین است. همچنین جذب اجزای گازی در حالت مخلوط نسبت به حالت خالص کمتر است. در هر دو مورد 2co بیشتر از گونه های دیگر جذب شده است. نتایج این تحقیق با مقادیر گزارش شده در مورد جذب 2co و 4ch خالص روی مدل فرضی شوارزیت (168c) [langmuir, 23, (2007), 659] و همچنین با نتایج جداسازی مخلوط دوتایی 4s/ch2h توسط مدل غشا با تخلخل نانو به روش تراکم کاپیلاری [chemical engineering and processing, 47, (2008) 2203] همخوانی دارد. در نانولوله (10 و10) انتخابگری 4s/ch2h و 4/ch2co بالایی مشاهده شد. انتخابگری جذبی این نانولوله نسبت به داده های گزارش شده در مورد زئولیت آبگریز mfi بالاتر و نسبت به نوع آبدوست nay [chemical engineering journal, 145, (2008), 86] تا حدودی کمتر است. در نانولوله (6 و6) میزان انتخابگری کمتری مشاهده شد. شبیه سازی دینامیک مولکولی یا md برای بررسی توزیع ذرات جذب شده در درون نانولوله و بدست آوردن تابع توزیع شعاعی، به عنوان معیاری برای جداسازی گونه ها درون نانولوله، مدنظر قرار گرفت. نتایج نشان دادند که افزایش فشار تأثیر چندانی بر آرایش اجزای خالص جذب شده درون نانولوله ندارد. افزایش دما باعث اختلاط بیشتر گونه ها می شود. هچنین با افزایش فشار، جداسازی s2h نسبت به سایر گونه ها به مقدار بیشتری صورت می گیرد.