H2S/N2 混合物在碳纳米管中吸附分离的分子模拟

doi:10.3969/j.issn.0251-0790.2012.04.027

高等学校化学学报 ›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (04): 800.doi: 10.3969/j.issn.0251-0790.2012.04.027

H₂S/N₂ 混合物在碳纳米管中吸附分离的分子模拟

乔智威, 任树化, 周健

华南理工大学化学与化工学院, 广东省绿色化学产品技术重点实验室, 广州 510640

收稿日期:2011-08-29 出版日期:2012-04-10 发布日期:2012-04-10
作者简介:周健, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事分子模拟研究. E-mail: jianzhou@scut.edu.cn
基金资助:
教育部新世纪优秀人才支持计划项目(批准号: NCET-07-0313)、国家自然科学基金(批准号: 20706019, 20876052)和广东省自然科学基金(批准号: S2D11010002078)资助.

Molecular Simulations of Adsorption and Separation of H₂S and N₂ Mixture by Single Wall Carbon Nanotubes

QIAO Zhi-Wei, REN Shu-Hua, ZHOU Jian

Guangdong Provincial Key Laboratory for Green Chemical Product Technology, School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China

Received:2011-08-29 Online:2012-04-10 Published:2012-04-10
Supported by:
教育部新世纪优秀人才支持计划项目(批准号: NCET-07-0313)、国家自然科学基金(批准号: 20706019, 20876052)和广东省自然科学基金(批准号: S2D11010002078)资助.

摘要/Abstract

摘要： 采用巨正则Monte Carlo(GCMC)方法讨论了不同温度、压力及管径下, 碳纳米管对H₂S/N₂ 混合物(主体相体积比为1: 99)的吸附分离选择性. 结果表明, 随着碳纳米管管径的增大, H₂S的吸附选择性先增加后减小; 而(11,0)碳纳米管(管径为0.86 nm)对H₂S的选择性最高, 这种选择性与管径的关系是由几何效应和能量效应共同决定的. 针对(11,0)碳纳米管讨论了温度和压力对H₂S吸附量和选择性的影响. 模拟结果表明, 随着温度上升, H₂S的吸附量和选择性都呈先增加后减小的趋势; 随着压力增加, H₂S的吸附量和选择性都有所下降. 本文模拟结果可为含硫气体混合物的吸附分离提供一定参考.

关键词: 吸附, 分离, 碳纳米管, 分子模拟, 脱硫

Abstract: Adsorption and separation of 1: 99(volume ratio) H₂S/N₂ mixture by single wall carbon nanotubes were studied using the grand canonical Monte Carlo(GCMC) method at a range of nanotube diameters, pressures and temperatures. It is demonstrated that the selectivity towards H₂S increases and then decreases with increasing nanotube diameter and the selectivity is highest for (11,0) carbon nanotube which is due to the synergy of geometry effect and energy effect. It is shown that under different operation conditions, the adsorption isotherm and selectivity can vary significantly. At 100 kPa, the amount of adsorbed of H₂S in (11,0) carbon nanotube and the selectivity towards H₂S firstly increase and then decrease with increasing temperatures. Moreover, at 300 K, with increasing pressures, the adsorbed amount of H₂S and the selectivity towards H₂S decrease. The simulation findings in this work would be helpful for the design and development of sulfur removal processes.

Key words: Adsorption, Separation, Carbon nanotube(CNT), Molecular simulation, Desulfurization

中图分类号:

O647.3

TrendMD:

乔智威, 任树化, 周健. H₂S/N₂ 混合物在碳纳米管中吸附分离的分子模拟. 高等学校化学学报, 2012, 33(04): 800.

QIAO Zhi-Wei, REN Shu-Hua, ZHOU Jian. Molecular Simulations of Adsorption and Separation of H₂S and N₂ Mixture by Single Wall Carbon Nanotubes. Chem. J. Chinese Universities, 2012, 33(04): 800.

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H₂S/N₂ 混合物在碳纳米管中吸附分离的分子模拟

Molecular Simulations of Adsorption and Separation of H₂S and N₂ Mixture by Single Wall Carbon Nanotubes

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