CO2吸附分离过程的分子模拟
C02／CH4／H2中MOFs和COFs吸附分离性能的比较
C02／CH4／H2中MOFs和COFs吸附分离性能的比较Yunhua Liu, Dahuan Liu, Qingyuan Yang, Chongli Zhong,* andJianguo MiLaboratory of Computational Chemistry, Department of ChemicalEngineering, Beijing Uni V ersity of Chemical Technology, Beijing100029, China在本文中，采用巨正蒙特卡罗法（GCMC）进行模拟研究来评估分离共价有机骨架化合物(COFs)与金属—有机骨架化合物(MOFs)对CH4 / H2 / CO2混合物进行分离的性能。
模拟结果表明, MOFs和COFs的吸附选择性很相似。
骨架电荷在COFs中的静电贡献虽然比在MOFs中的小，但仍需要被考虑。
另外，目前的研究表明,理想的吸附溶液IAST预测理论适用于大多数COFs。
1.引言：金属—有机骨架材料(Metal．Organic Frameworks。
MOFs)是混合多孔纳米材料的一份子，是由金属离子与有机配体组装而成的配位聚合物，它们在不同领域表现出了很宽广的应用前景，比如在储气方面，分离方面和催化方面等。
最近, 另一个新型的多孔材料“共价—有机骨架材料”(Covalent．Organic Frameworks．COFs) 已经出现。
COFs是由有机基团结合了氧化硼的集群共价键的新型材料。
这种材料的密度比MOFs低，同时保留了MOFs的独特特性。
比如拥有更大面积的孔隙容量，因此受到了更为广泛的关注。
目前, 在实验和理论方面，研究主要集中在COFs对纯组分的吸附等领域上, 对于采用COFs 对混合气体的分离研究是非常重要的，,在许多工业环节中对纯组分的吸附,还处于稀缺的未涉及领域。
为了达到对COFs的分离性能的研究了解,以及与MOFs有一个对比,。
基于分子模拟的多孔炭材料结构模型构建方法研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 3 期基于分子模拟的多孔炭材料结构模型构建方法研究进展周逸寰，解强，周红阳，梁鼎成，刘金昌（中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京 100083）摘要：结构模型的构建是多孔炭材料结构表征、“构效”关系探究、吸附模拟研究等的前提和基础。
本文对基于分子模拟的多孔炭材料结构模型构建方法、应用及特点进行了综述性评介，以挥发性有机物（volatile organic compounds ，VOCs ）吸附净化用活性炭的选型需求为导向，分析各种模型构建方法的适用性。
结果表明，由片段单元组装构成多孔炭结构的早期模型，能展现多孔炭材料的部分表观性质，但对多孔炭吸附性能的解析与机理阐释尚缺乏指导意义。
多孔炭结构模型构建方法可归为仿真过程法和结构重建法，前者适于炭材料微观结构演变的研究，但所需算力高；后者通过拟合多孔炭的实验、表征数据、在一定约束条件下重建模型，其中的随机填充法可以针对性地调控模型的孔结构和官能团，应用于吸附模拟研究时有助于确定吸附特定VOCs 的最优孔结构、筛选合适的活性炭，进而指导多孔炭材料的制备。
然而，对包括随机填充法在内的结构重建法，尚需掌握量化调控结构模型孔结构、表面官能团的方法与关键参数，发展能够进行多参数、多指标“构效”关系研究的多尺度化模型，才能对多孔炭材料的实际应用提供指导。
关键词：分子模拟；活性炭；结构模型；动力学模型；随机填充法中图分类号：X51；O647 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）03-1535-17Modeling of porous carbon materials based on molecular simulation:State-of-the artZHOU Yihuan ，XIE Qiang ，ZHOU Hongyang ，LIANG Dingcheng ，LIU Jinchang(School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and Technology （Beijing ）, Beijing100083, China)Abstract: Modelling of porous carbon materials serves as prerequisite and foundation for the characterization, structure-performance relationship investigation and adsorption simulation study. In this article, a critical literature survey was conducted on the strategy, application and merits/demerits of approaches to modelling of porous carbon materials based on molecular simulation, and the applicability of various modelling methods was analyzed in demand oriented for screening activated carbon for the purification of volatile organic compounds (VOCs). The results showed that early models constructed by either fragment, basic structural units (BSUs) or basic buildings elements (BBEs) can exhibit some apparent properties of porous carbon materials. Meanwhile, they were incapable of providing guidance for the elucidation of adsorption performance and mechanism of porous carbons. Various modelling methods of porous carbon material can be classified into two groups according to their construction strategy, theDOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0485收稿日期：2023-03-29；修改稿日期：2023-05-21。
气相色谱吸附过程的热力学函数变化及规律探讨i.某些直链烷和醇在porapak上的吸附
气相色谱吸附过程的热力学函数变化及规律探讨i.某些直链烷和醇在porapak上的吸附气相色谱是一种常用的分离技术，其中吸附是其关键步骤之一。
针对某些直链烷和醇在porapak 上的吸附过程，其热力学函数变化及规律如下：1. 熵变：熵减是吸附过程中最主要的热力学函数变化，因为吸附将分子从气态转移到了固态或液态，使得系统的自由度减小，因此熵减是不可避免的。
2. 焓变：焓变与熵变密切相关，吸附过程需要克服分子间的相互作用力，因此也会产生一定的焓变化。
但一般来说，焓变比熵变小得多，因为分子间的相互作用力较弱。
3. 自由能变化：自由能变化ΔG=ΔH-TΔS是衡量吸附是否有利的重要指标。
在绝大多数情况下，气态分子吸附到porapak表面上是有利的，因为ΔG<0。
对于某些直链烷和醇在porapak上的吸附的热力学函数变化及规律的探讨：1. 吸附热：直链烷和醇在porapak上的吸附热可能会随着链长的增加而增加。
这是因为较长的链长通常会增加分子与吸附剂之间的相互作用力，从而增加吸附热。
2. 吸附焓：吸附焓是吸附过程中释放或吸收的热量。
对于直链烷和醇在porapak上的吸附，吸附焓可能会随着分子的极性增加而增加。
这是因为较极性的分子通常会与porapak表面的极性位点形成更强的相互作用，从而释放更多的热量。
3. 吸附熵：吸附熵是吸附过程中的无序度变化。
对于直链烷和醇在porapak上的吸附，吸附熵通常会随着链长的增加而减小。
这是因为较长的链长会导致分子在吸附剂表面的取向更加有序，从而减小了吸附过程中的无序度。
以上规律只是一种可能的情况，具体的吸附行为还受到吸附剂的性质、温度、压力等因素的影响。
实际的研究需要通过实验和理论模拟等手段来深入探讨吸附过程中的热力学函数变化及规律。
吸附过程的计算传质学模拟及验证
吸附过程的计算传质学模拟及验证*李文彬1，刘伯潭2，余国琮3，袁希钢4（天津大学化工学院 化学工程联合国家重点实验室，天津市，300072）摘要：提出了应用于模拟固定床吸附过程的计算传质学模型。
采用最近发展起来的c c ε−2模型来预测吸附组分浓度及湍流扩散系数在吸附床内轴向及径向的分布，从而不再依赖经验值或关联式。
模拟结果与文献报道的吸附实验数据符合较好。
研究还表明，湍流扩散系数在在吸附床内的轴向及径向都是不均匀分布的。
关键词：计算传质模型；吸附；模拟；填料床；湍流扩散系数 中图分类号：TQ021.4 文献标识码：AComputational Mass Transfer Model for the Simulation ofGas Adsorption and its verificationWenbin Li 1, Botan Liu 2, K.T.Yu 3, X.G .Yuan 4(State Key Laboratory for Chemical Engineering and School of Chemical Engineering and Technology, TianjinUniversity, Tianjin 300072, China)Abstract: A computational mass transfer model is proposed for simulating the gas adsorption process in the columns filled with adsorbent particles. The newly developed numerical computational c c ε−2 model is applied to predict the unknown local dispersion coefficient (turbulent diffusivity) D t , so that the radial and axial concentration distributions can be obtained without using the experimentally measured D t , or assuming an overall turbulent Schmidt number. The simulated results were in satisfactory agreement with the published experimental adsorption data and the empirical correlations of D t in literatures. The present study also shows that the turbulent Schmidt number is not a constant through the column as the D t is unevenly distributed.Key words: computational mass transfer; gas adsorption; simulation; packed bed; turbulent diffusivity引 言吸附操作在工业上被广泛应用于气体分离与提纯，如工业上常用填料床来吸附分离烃类物质[1]、为天然气脱硫[2]、以及烟道气除汞[3]。
吸附,孔结构变化,分子模拟-概述说明以及解释
吸附,孔结构变化,分子模拟-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述吸附是一种分子或离子在表面上被结合或吸附的过程，它在许多领域中具有重要的应用，如催化剂、分离技术和环境污染控制等。
吸附过程涉及分子与表面的相互作用，因此对吸附行为的理解对于提高催化剂的效率、优化分离过程以及减轻环境污染具有重要意义。
孔结构是指由孔隙组成的材料内部的微观结构。
孔隙是指空间中被一定材料所充满的微小空洞，它们可以是纳米尺度的孔隙，也可以是介于微米和毫米之间的孔隙。
孔结构对于许多材料的性能和应用具有重要影响，尤其是在吸附和分离领域中。
通过调控孔结构的大小、形状和分布，可以实现对吸附剂或分离材料的性能进行精确控制，从而提高吸附和分离效果。
分子模拟是一种利用计算机仿真技术来模拟和研究分子系统行为的方法。
它可以通过建立适当的模型和算法，模拟分子之间的相互作用，从而揭示分子间的结构和动力学性质。
分子模拟方法包括分子动力学模拟、蒙特卡罗模拟和量子力学计算等。
这些方法可以用来研究吸附过程中的分子与表面的相互作用，预测吸附行为和孔结构的变化，并为设计和优化吸附剂和分离材料提供指导。
本文将分别介绍吸附、孔结构变化和分子模拟的基本概念和原理，并探讨它们在吸附和分离研究中的应用。
我们将重点关注吸附过程中分子与表面的相互作用机理、孔结构对吸附和分离性能的影响以及分子模拟在预测和优化吸附剂和分离材料方面的应用。
通过深入研究这些方面，我们可以更好地理解吸附行为、优化孔结构和提高吸附分离效果，为相关领域的应用和发展提供理论指导和技术支持。
文章结构部分的内容可以如下所示：1.2 文章结构本文共分为三个主要部分，即引言，正文和结论。
在引言部分，我们将首先对论文的主题进行概述，即吸附、孔结构变化和分子模拟。
我们将讨论吸附的概念和意义，以及孔结构变化和分子模拟在相关研究中的作用。
接下来的正文部分将进一步探讨吸附、孔结构变化和分子模拟的相关内容。
我们将首先介绍吸附的基本原理、吸附过程中的影响因素以及吸附的应用领域。
地层条件下页岩有机质孔隙内CO2与CH4竞争吸附的分子模拟
万方数据
石油勘探与开发・油气田开发
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电层后，较小的孔隙易被导电层颗粒掩盖而难以观测。 在较高的加速电压下，随电子束穿透深度增加，有机
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质内部一些难辨认的微小孑Ｌ隙可以隐约显露出来，分 布密集，数量较大（见图２ｃ）。 经三维重构后得到有机质孔隙的三维空间展布 （见图２ｄ）。有机质在空间中连片展布，内部大纳米 孔隙并非全部连通，仍有很多孤立的大孑Ｌ隙，但据前 述二维扫描电镜分析，这些大孔隙可能由未观测到的 微小孑Ｌ隙沟通。综合以上二维、三维图像分析，可推 断龙马溪组页岩有机质内部为多级多孔结构，孔隙大 小不均，小孔隙可以储集大量吸附气，孤立的大纳米
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王晓琦１，２一，翟增强４，金旭１，２一，吴松涛１，２一，李建明１，２一，孙亮１，２，一，刘晓丹１，２，３
模拟心得MATERIAL STUDIO 中SORPTION
模拟心得MATERIAL STUDIO 中SORPTION 第一个课题是模拟金属有机框架和共价有机框架吸附CO2以及分离CO2/CH4,使用的软件是Material studio，使用的是Sorption模块，输入的是逸度。
单组份求逸度的MA TLAB程序，只需要在主程序窗口输入function [rho,f]=PengRobinson(P1,T,N)（P1,T,N是具体的数值）就可以得到不同的压力和温度下的逸度。
function [rho,f] =PengRobinson(P1,T,N)%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++%PengRobinson is used to calculate the density and fugacity of single%component gas at given pressure with Peng-Robinson equation.%PengRobinson v1.00 beta include the parameter of n-alkanes(1-5), CO2(6)%and CO(7).%Where P1 means input pressure(kPa), T is temperature(K), N means the serial number of gas. rho%is density, f is fugacity.%e.g. If you wanna calculate density and fugacity of methane at 300kPa, 298k,you%need input [rho,f] =PengRobinson(300,298,1).%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++%set physical parameters%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++P=P1./100;t_M=[16.043 30.070 44.097 58.123 72.150 44.01 28.01];t_omiga=[0.012 0.100 0.152 0.2 0.252 0.224 0.048];t_Tc=[190.6 305.3 369.8 425.1 469.7 304.2 132.9 ];t_Pc=[45.99 48.72 42.48 37.96 33.70 73.83 34.99];%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Tc=t_Tc(N);Pc=t_Pc(N);omiga=t_omiga(N);M=t_M(N);%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++R=83.14;epsilon=1-2.^(0.5);sigma=1+2.^(0.5);%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++%calculate the Z of PR equation%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++alpha=(1+(0.37464+1.54226*omiga-0.26992*omiga.^2)*(1-(T/Tc)^(0.5))).^2;a=((0.45724*R^2*Tc^2)/Pc)*alpha;b=0.07779.*R.*Tc./Pc;beta=b.*P./(R.*T);q=a./(b.*R.*T);Z0=zeros(length(P),1);Z1=ones(length(P),1);for k=1:length(P)while abs(Z1(k)-Z0(k))>1e-6Z0(k)=Z1(k);Z1(k)=1+beta(k)-q.*beta(k).*(Z0(k)-beta(k))./((Z0(k)+epsilon.*beta(k)).*(Z0(k)+sigma.*beta(k))); endendI=(1./(sigma-epsilon)).*log((Z1+sigma.*beta)./(Z1+epsilon.*beta));%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++%gain the density of gas%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++rho=(P./(Z1.*R.*T)).*M.*1e6;rho=vpa(rho,6);phi=exp(Z1-1-log(Z1-beta)-q.*I);f=phi.*P1;f=vpa(f,5);双组份的求逸度的程序：求逸度的过程和单组份的一样。
二氧化碳变压吸附技术原理
二氧化碳变压吸附技术原理引言:在当前的环境保护与气候变化问题日益突出的背景下，二氧化碳的减排与再利用成为了全球关注的焦点。
而二氧化碳变压吸附技术作为一种有效的二氧化碳捕集和分离方法，引起了广泛的关注。
本文将对二氧化碳变压吸附技术的原理进行详细阐述。
一、二氧化碳的变压吸附过程二氧化碳变压吸附技术是利用吸附剂对二氧化碳进行捕集和分离的一种方法。
吸附剂通常是一种多孔材料，具有较大的比表面积和吸附容量。
吸附剂的选择对于二氧化碳的捕集效率和循环利用具有重要影响。
二氧化碳的变压吸附过程可分为吸附和解吸两个阶段。
在吸附阶段，二氧化碳通过与吸附剂表面的相互作用力发生吸附，从气相转变为吸附相。
而在解吸阶段，通过改变吸附剂的温度或压力等条件，使吸附相中的二氧化碳从吸附剂表面解吸出来，恢复为气相。
二、二氧化碳的吸附机制二氧化碳的吸附机制主要包括物理吸附和化学吸附两种方式。
物理吸附是指二氧化碳与吸附剂之间的范德华力作用，吸附剂表面的孔隙结构对吸附效果有重要影响。
而化学吸附是指二氧化碳与吸附剂之间发生化学键形成化合物，这种吸附方式可以增加二氧化碳的吸附容量和选择性。
三、二氧化碳的变压吸附模型为了更好地理解和模拟二氧化碳的变压吸附过程，研究人员提出了多种吸附模型。
其中最常用的是Langmuir模型和Freundlich模型。
Langmuir模型假设吸附剂表面的吸附位点是均匀分布的，吸附过程符合单分子层吸附。
而Freundlich模型则假设吸附位点的分布是不均匀的，吸附过程符合多分子层吸附。
四、二氧化碳的变压吸附条件二氧化碳的变压吸附过程受到吸附剂的选择和吸附条件的控制。
吸附剂的选择应考虑其吸附容量、选择性和稳定性等因素。
而吸附条件包括温度、压力和流速等参数的控制。
温度的升高可以促进二氧化碳的解吸，压力的升高可以增加吸附剂的吸附容量，而流速的调控可以影响吸附剂与二氧化碳之间的接触时间和质量传递效率。
五、二氧化碳变压吸附技术的应用前景二氧化碳变压吸附技术在二氧化碳捕集和分离领域具有广阔的应用前景。
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作者:李保瑞
学位授予单位:山东建筑大学
1.嵇艳膜基CO2捕集剂及其性能研究[学位论文]2011
2011
3.展先俊面向方面的可执行软件过程的研究[学位论文]2011
4.褚延伟大面积PVAm/PS复合膜的制备及其CO2分离性能研究[学位论文]2010
5.蒋红五年制高职生就业培训工作的探讨——以江苏省高职院校为例[学位论文]2011
6.叶云飞RAFT聚合制备PMMA/PDMAEMA复合膜及其CO2分离性能的研究[学位论文]2011
7.李鼎活性氧化铝除氟工艺试验研究[学位论文]2011
8.张田城市农业活动与设计策略研究——以济南住区为例[学位论文]2011
9.李新能量桩的传热研究与工程应用[学位论文]2011
10.张磊地埋管数值传热模型及地下岩土导热系数测量[学位论文]2011
引用本文格式:李保瑞CO2吸附分离过程的分子模拟[学位论文]硕士 2011