حذف انتخابی SO2 از اکسیژن با استفاده از آهن متخلخل: مطالعه دینامیک مولکولی

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان
مصطفی جعفری 1
محمدمهدی یوسفی 2
علی وطنی 3
روزبه ثابت وند 4
1 پژوهشگر، انستیتو گاز طبیعی مایع‌، دانشکده مهندسی شیمی، دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، انستیتو گاز طبیعی مایع‌، دانشکده مهندسی شیمی، دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 پروفسور، انستیتو گاز طبیعی مایع (I-LNG)، دانشکده مهندسی شیمی، دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
4 دکتری، دانشکده مهندسی انرژی و فیزیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
20.1001.1/jgt.2025.2072087.1061
چکیده
دی‌اکسید گوگرد آلاینده‌ای سمی است که عمدتاً از احتراق سوخت‌های فسیلیِ گوگرددار پدید می‌آید و حذف آن برای توسعه صنعتی پایدار ضروری است. در این مطالعه محاسباتی، از شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی (MD) برای ارزیابی غشای آهن متخلخل در جداسازی اکسیژن از جریان گاز SO₂ استفاده شد. غشای آهن (Fe) با مدل اتم نهفته (EAM) و مخلوط O₂–SO₂ با میدان نیروی DREIDING توصیف گردید. فرایند تعادل‌سازی، پایداری ساختاری مدل‌های اتمی را تأیید کرد که نشان‌دهنده تنظیمات مناسب MD و انتخاب دقیق شرایط اولیه بود. برای توصیف کارایی جداسازی، ضرایب سورپشن (جذب) SO₂ و O₂، انرژی‌های برهم‌کنش گاز–غشا، و همچنین خواص مکانیکی غشاء پس از جداسازی گزارش شده است. شبیه‌سازی‌ها همچنین نشان می‌دهند که شرایط اولیه (برای نمونه دما و فشار) رفتار گزینش‌پذیری نفوذ (permselective) غشای آهن متخلخل را در سراسر کارزار شبیه‌سازی کنترل می‌کند. در شرایط بهینه، این غشا در سامانه پالایش اتم‌مقیاس طراحی‌شده، به خلوص اکسیژن ۸۱% و بازیابی اکسیژن ۹۶٫۷% دست یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

تکنولوژی گاز

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 16 آبان 1404