1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физикохимия поверхности и защита материалов
  4. T. 59, № 5, 2023

Физикохимия поверхности и защита материалов, 2023, T. 59, № 5, стр. 485-490

Низкотемпературное разделение N2 и He на мембране HKUST-1

И. В. Гренев a, b, *, В. Ю. Гаврилов b

a Новосибирский государственный университет
630090 Новосибирск, ул. Пирогова 1, Россия

b Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
630090 Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 5, Россия

* E-mail: greneviv@catalysis.ru

Поступила в редакцию 17.04.2023
После доработки 17.06.2023
Принята к публикации 22.06.2023

Аннотация

Технологии мембранного газоразделения могут быть интегрированы в существующие производственные процессы низкотемпературного извлечения гелия из природного газа на стадиях выделения сырца гелия из смеси N2/He и его глубокой очистки. Эффективность таких процессов во многом определяют свойства материалов, из которых сделана мембрана. Металл-органические координационные полимеры благодаря своим уникальным свойствам являются перспективными материалами для использования в газоразделении. В данной работе с помощью методов Монте-Карло и равновесной молекулярной динамики исследована температурная зависимость мембранной селективности и коэффициентов проницаемости по азоту для разделения эквимолярной смеси N2 и He через мембрану на основе HKUST-1 при перепадах давления в 0.1, 0.3 и 1 МПа. Показано, что подбор оптимальных температурных условий позволяет получить существенное увеличение мембранной селективности и коэффициентов проницаемости по азоту по сравнению с соответствующими параметрами при комнатной температуре.

Список литературы

  1. Rufford T.E. et al. // Adsorpt. Sci. Technol. 2014. V. 32. № 1. P. 49–72.

  2. Scholes C.A., Ghosh U. // J. Membr. Sci. 2016. V. 520. P. 221–230.

  3. Dai Z. et al. // Sep. Purif. Technol. 2021. V. 274. P. 119044.

  4. Scholes C.A. // Ind. Eng. Chem. Res. 2018. V. 57. № 10. P. 3792–3799.

  5. Alders M., Winterhalder D., Wessling M. // Sep. Purif. Technol. 2017. V. 189. P. 433–440.

  6. Moghadam P.Z. et al. // Chem. Mater. 2017. V. 29. № 7. P. 2618–2625.

  7. Chung Y.G. et al. // J. Chem. Eng. Data. 2019. V. 64. № 12. P. 5985–5998.

  8. Altintas C. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018. V. 10. № 20. P. 17257–17268.

  9. Altintas C. et al. // J. Mater. Chem. A. 2019. V. 7. № 16. P. 9593–9608.

  10. Solanki V.A., Borah B. // J. Phys. Chem. C. 2020. V. 124. № 8. P. 4582–4594.

  11. Zarabadi-Poor P., Marek R. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. № 6. P. 3469–3475.

  12. Daglar H., Keskin S. // Adv. Theory Simul. 2019. V. 2. № 11. P. 1900109.

  13. Budhathoki S. et al. // Energy Environ. Sci. 2019. V. 12. № 4. P. 1255–1264.

  14. Grenev I.V., Gavrilov V.Yu. // Molecules. 2022. V. 28. № 1. P. 20.

  15. Ye P. et al. // AIChE J. 2016. V. 62. № 8. P. 2833–2842.

  16. Yu L. et al. // J. Membr. Sci. 2022. V. 644. P. 120113.

  17. Chui S.S. // Science. 1999. V. 283. № 5405. P. 1148–1150.

  18. Cao F. et al. // Ind. Eng. Chem. Res. 2012. V. 51. № 34. P. 11274–11278.

  19. Lu C. et al. // Materials. 2018. V. 11. № 7. P. 1207.

  20. Guo Y. et al. // Chemistry Select. 2016. V. 1. № 1. P. 108–113.

  21. Mayo S.L., Olafson B.D., Goddard W.A. // J. Phys. Chem. 1990. V. 94. № 26. P. 8897–8909.

  22. Rappe A.K. et al. // J. Am. Chem. Soc. 1992. V. 114. № 25. P. 10024–10035.

  23. Potoff J.J., Siepmann J.I. // AIChE J. 2001. V. 47. № 7. P. 1676–1682.

  24. Hirschfelder J.O., Curtiss C.F., Bird R.B. Molecular theory of gases and liquids. New York: Wiley, 1954. 1219 p.

  25. Nazarian D., Camp J.S., Sholl D.S. // Chem. Mater. 2016. V. 28. № 3. P. 785–793.

  26. Nazarian D. et al. // Chem. Mater. 2017. V. 29. № 6. P. 2521–2528.

  27. Dubbeldam D. et al. // Mol. Simul. 2016. V. 42. № 2. P. 81–101.

  28. Krishna R., van Baten J.M. // J. Membr. Sci. 2010. V. 360. № 1–2. P. 323–333.

  29. Sava Gallis D.F. et al. // Chem. Mater. 2015. V. 27. № 6. P. 2018–2025.

  30. Chowdhury P. et al. // Microporous Mesoporous Mater. 2009. V. 117. № 1–2. P. 406–413.

  31. Span R. et al. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2000. V. 29. № 6. P. 1361–1433.

  32. Vaezi M.J. et al. // Current Trends and Future Developments on (Bio-) Membranes. Elsevier, 2019. P. 185–203.

  33. Handbook of Membrane Separations: Chemical, Pharmaceutical, Food, and Biotechnological Applications. 0 ed. / ed. Pabby A.K., Rizvi S.S.H., Requena A.M.S. CRC Press, 2008.

  34. Zito P.F. et al. // J. Membr. Sci. 2018. V. 564. P. 166–173.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физикохимия поверхности и защита материалов

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал