ZIF-8/乙二醇+2-甲基咪唑水溶液浆液体系吸收吸附CO2气体的模拟计算

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:wlh0403
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在ZIF-8/乙二醇+2-甲基咪唑浆液体系中加入水能明显提高浆液体系对CO2的吸收量,气体CO2溶于水后,大部分以液态CO2分子形式存在,只有少量会与水发生反应以离子形式存在。本论文搜集了水和乙二醇吸收CO2、ZIF-8吸附CO2的相平衡数据以及本课题组中水+2-甲基咪唑、乙二醇+2-甲基咪唑溶液吸收CO2的数据和ZIF-8/2-甲基咪唑水溶液浆液、ZIF-8/乙二醇+2-甲基咪唑浆液捕集CO2的相平衡数据,建立满足ZIF-8/乙二醇+2-甲基咪唑水溶液浆液体系吸收吸附CO2的热力学模型,并进一步预测了ZIF-8/乙二醇+2-甲基咪唑水溶液浆液分离混合气的效果。本文从以下几个方面对课题进行研究:(1)建立吸收-吸附模型。计算溶液对CO2的吸收时,根据体系所处的环境和溶液的性质,采用三参数Patel-Teja状态方程结合基于局部组成概念的Kurihara混合规则(简称gE型PT状态方程)来计算;计算ZIF-8对CO2的吸附时,根据其表面的特性,采用Langmuir等温吸附方程来计算;并利用ZIF-8表面溶剂膜的选择渗透压将体系中溶液对CO2的吸收平衡和固体材料对CO2的吸附平衡进行关联。通过编写程序,建立体系的预测模型。(2)吸收吸附方程中参数的拟合。对乙二醇+2-甲基咪唑水溶液吸收CO2体系,通过搜集水、乙二醇、2-甲基咪唑水溶液、乙二醇+2-甲基咪唑溶液吸收CO2的相平衡实验数据来确定该体系中各物质在gE型PT状态方程中的二元交互作用参数。Langmuir方程中的参数根据ZIF-8吸附CO2气体的相平衡数据拟合。(3)通过浆液体系ZIF-8表面溶剂膜的选择渗透压,将吸收、吸附过程进行关联。根据浆液体系相平衡准则可知,吸附平衡逸度与吸收平衡逸度的差值即为ZIF-8表面溶剂膜的选择渗透压。通过用确定参数的吸收吸附方程分别对ZIF-8/乙二醇+2-甲基咪唑浆液和ZIF-8/2-甲基咪唑水溶液浆液吸收吸附CO2进行计算,确定了本论文浆液体系中ZIF-8表面溶剂膜的选择渗透压,进而建立选择渗透压与气液平衡逸度之间的关系,将溶液的吸收和固体的吸附过程进行耦合。本文主要对课题浆液体系吸收吸附CO2的效果进行计算,并对该浆液体系分离混合气进一步预测,计算结果和实验数据之间的误差满足工程应用精度要求,说明所确定模型参数的准确性和吸收吸附耦合模型的可预测性。
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