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Dinámica y adsorción basada en separación de mezclas binarias de CH4, CO2 y H2S en MIL-47: estudios GCMC y MD

Fecha:

Tipo de documento : Trabajo de investigación original

Escritores

1
Centro de Investigación de Control de Riesgos Ambientales y Ocupacionales, Shahid Beheshti, Universidad de Ciencias Médicas, Teherán, Irán.

2
Departamento de Ciencias e Ingeniería, rama Abhar, Universidad Islámica Azad, Abhar, Irán.

3
Departamento de Química, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad de Neyshabur, Neyshabur, Irán.

4
Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad de Zanjan, POBox 45195-313, Zanjan, Irán

5
Departamento de Ingeniería de Salud Ambiental, Escuela de Salud Pública, Universidad de Ciencias Médicas de Teherán, Teherán, Irán.

6
Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad de Zanjan

10.22034/jna.2018.579591.1118

Compendio

Este estudio tuvo como objetivo investigar la adsorción de CH4, CO2, H2S a una temperatura de 298.15 K y un rango de presión de 0.1 a 30 atm, y comparar los resultados con datos experimentales para MIL-47 usando GCMC. Las adsorciones máximas de CH4, CO2 y H2S fueron 3.6, 10.45 y 12.57 mol.kg-1, respectivamente. Además, se calculó la selectividad para mezclas binarias de CH4/CO2 y CH4/H2S. Los resultados para las mezclas de CH4/CO2 a 10 atm mostraron que: 1) MIL-47 solo adsorbió CO2 en una mezcla de 0.05 CH4/0.95 CO2, y 2) al aumentar la fracción molar de CH4, disminuyó la selectividad hacia el CO2. Los resultados para la mezcla H2S/CH4 a 10 atm mostraron que: 1) el H2S se adsorbió solo en fracciones molares de 0.95, 0.75 y 0.50 de H2S, y 2) la selectividad observada fue de aproximadamente 132.7 y 63.2 en fracciones molares de H2S de 0.25 y 0.05, respectivamente. Las simulaciones MD y los análisis RDF se utilizaron para investigar mezclas de 0.5 CH4/0.5 CO2 y 0.75 CH4/0.25 H2S. Los resultados mostraron que la adsorción ocurre principalmente en la parte metálica de MIL-47. Descubrimos que los átomos de V y O eran los sitios de adsorción activos en MIL-47. H2S y CH4 mostraron los niveles más altos y más bajos de autodifusión, respectivamente. Las simulaciones MD se utilizaron para estudiar la autodifusión de mezclas en todas las fracciones molares. En la mezcla binaria de 0.95 CO2/0.05 CH4, la máxima autodifusión fue de 1.49×10-12 m2s-1 para CO2. La máxima autodifusión de H2S en la mezcla de 0.05 CH4/0.95 H2S fue de 2.62×10-10 m2s-1.

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