隨著社會的發(fā)展能源消耗量也不斷增長,特別是化石燃料的消耗量逐年增加,揮發(fā)性有機物(VOCs)的排放嚴重威脅著生態(tài)環(huán)境和人們的身體健康。在眾多VOCs處理方法中,活性炭吸附方法由于其高效低能耗的特點已經被廣泛應用。近年來,研究者們對碳材料的吸附分離性能進行了一系列實驗和模擬研究,其中,分子模擬技術被廣泛應用于模擬活性炭吸附VOCs。在前人構建的模型理論基礎之上,本課題運用分子模擬的巨正則蒙特卡洛、分子動力學等計算手段研究了具有不同孔徑(0.902nm,1.997nm,3.000nm和4.000nm)和不同官能團(羧基、羥基、氨基和氫)的碳材料對VOCs的吸附性能。首先,將活性炭吸附氮氣和甲烷的分子模擬數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)和理想溶液吸附理論(IAST)計算數(shù)據(jù)相對比,驗證模型和模擬方法的合理性、準確性。結果顯示,模擬得到的吸附等溫線與實驗數(shù)據(jù)基本吻合,氮氣和甲烷混合體系的分離系數(shù)與IAST計算結果相一致,證明了分子模型和模擬方法的可靠性和準確性。之后,對VOCs的吸附等溫線、分布密度、毛細凝聚現(xiàn)象、擴散系數(shù)、活性炭模型的有效容積以及分子間相互作用能進行了深入研究。結果表明,孔徑越大,苯、甲苯和丙...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1活性炭狹縫孔模型

第2章模型的建立與分子模擬方法選擇172.在計算范圍內隨機移動一個粒子的概率為：=min[1,expΔ](2-7)3.在計算范圍內隨機刪掉一個粒子的概率為：=min{1,3expΔ}(2-8)2.3模型的建立與模擬細節(jié)2.3.1吸附質和吸附劑的分子模型在近年來研究中，活性炭模型也....

圖2-2揮發(fā)性有機物（苯、甲苯、丙酮和甲醇）分子模型

天津大學碩士學位論文18為了能夠研究不同官能團對揮發(fā)性有機化合物吸附性能的影響，我們還在活性炭模型表面加入了氫（H-），羥基（OH-），氨基（NH2-）和羧基（COOH-）四種不同的官能團進行模擬研究。為了方便對比不同官能團的效果，我們將加入的官能團密度均控制在每克活性炭中加入1....

圖3-1氮氣吸附等溫線模擬數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)（Sim：模擬值，F(xiàn)it：擬合曲線）

天津大學碩士學位論文223.2模擬結果對比3.2.1單組分吸附等溫線模擬結果如圖所示，展示了不同孔徑下的吸附等溫線模擬數(shù)據(jù)以及通過langmuir吸附等溫線方程擬合得到的吸附等溫線。Langmuir方程如下=1+(3-1)其中q，qm分別表示平衡吸附量以及飽和吸附量數(shù)據(jù)參數(shù)，b為....

圖3-2甲烷吸附等溫線的模擬數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)（Sim：模擬值，F(xiàn)it：擬合曲線）

第3章分子模型與模擬方法驗真23圖3-2甲烷吸附等溫線的模擬數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)（Sim：模擬值，F(xiàn)it：擬合曲線）Figure3-2Simulationdataandexperimentaldataofmethaneadsorptionisotherm(Sim:simulatedva....

本文編號：3938913