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温度对碳膜内氮、氧渗透分离影响的非平衡模拟
  • ISSN号:0567-7351
  • 期刊名称:《化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TQ028.8[化学工程] TQ241.21[化学工程—有机化工]
  • 作者机构:[1]清华大学化学工程系,化学工程联合国家重点实验室,北京100084
  • 相关基金:国家重点基础研究(973)发展计划(No.2003CB615700)资助项目.
中文摘要:

采用双控体积巨正则系综分子动力学(DCV-GCMD)方法,用二维狭缝代替传统的一维狭缝构建膜孔模型研究了温度对氮氧纯气体及其混合物在碳膜内的渗透特性,探讨了氮氧分离机理.提出了一种新的计算二元混合气体中各组分通量和分离系数的方法,即模拟中引入迭代,解决了前人忽略低压侧气体组成和压力影响的问题.试验结果表明:当氮氧以纯气体的形式分别透过碳膜时,二者均遵循Knudsen扩散方式,且低温下氮气具有较大的渗透性质;而当二者以混合物的形式一起透过碳膜时,低温下二者之间存在竞争吸附,孔宽对气体的渗透影响显著,尤其是膜孔较小的时候,分子筛效应控制氮氧分离;高温下吸附影响不显著.

英文摘要:

The effect of temperature on the permeation of oxygen, nitrogen and their binary gas mixture through carbon membranes were investigated using a dual control volume grand canonical molecular dynamics method. The two-dimensional slit was used instead of one-dimensional pore, and a novel iteration was introduced to overcome the difficulty of ignoring the effect of permeation side pressure and composition on gas transports. The results showed that both oxygen and nitrogen followed Knudsen diffusion mechanism when they permeated through carbon membranes as pure component, respectively. In this case, nitrogen had a rather higher permeability than oxygen. However, oxygen had a higher permeability than nitrogen due to competitive adsorption at low temperature when their mixture flowed through membranes. In addition, the pore width impacted the permeability strongly, especially when the pore was very small, and molecular sieving predominated the separation of oxygen/nitrogen. But at the high temperature adsorption hardly affected the separation of oxygen/nitrogen.

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期刊信息
  • 《化学学报》
  • 北大核心期刊(2014版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院上海有机化学研究所
  • 主编:周其林
  • 地址:上海市零陵路345号
  • 邮编:200032
  • 邮箱:hxxb@sioc.ac.cn
  • 电话:021-54925085
  • 国际标准刊号:ISSN:0567-7351
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1320/O6
  • 邮发代号:4-209
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,第二届国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵“双高期刊”
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:28694