CO2/CH4 mixed-gas separation through carbon nitride membrane: A molecular dynamics simulation

渗透 渗透 气体分离 分子动力学 分子 选择性 化学 分析化学(期刊) 化学物理 吸附 化学工程 纳米孔 促进扩散 碳纤维 材料科学 色谱法 纳米技术 物理化学 有机化学 计算化学 复合材料 生物化学 工程类 催化作用 复合数
作者
Siamak Pakdel,Hamid Erfan‐Niya,Jafar Azamat
出处
期刊:Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects [Elsevier BV]
卷期号:650: 129643-129643 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.colsurfa.2022.129643
摘要

We performed molecular dynamics simulations to study the performance of a pristine carbon nitride (C 2 N) membrane for separation of CO 2 /CH 4 gas mixture. The influences of system temperature (298, 323, and 348 K), applied pressure difference (up to 2000 kPa), and feed composition on the CO 2 /CH 4 separation were also explored. The permselectivity of the C 2 N membrane for separation of CO 2 /CH 4 mixture was theoretically determined. The highest CO 2 permeance of 1.32 × 10 6 GPU in the absence of applied external pressure was achieved. It is demonstrated that CO 2 molecules can easily diffuse through the membrane, while no CH 4 molecule was seen on the permeate side. Thus, an ultrahigh selectivity of CO 2 over CH 4 was achieved. The membrane indicated a superior performance, which easily exceeds the Robeson’s upper bound. The investigation of the gas permeation mechanism revealed that the preferential adsorption of CO 2 and suitable size of this molecule owing to proper orientation are two important factors for efficient separation of CO 2 from CH 4 by the C 2 N membrane. In fact, CO 2 molecules tend to reorient themselves close to the membrane nanopores to diffuse perpendicularly through. To this end, the density map and the potential of the mean force analysis were also conducted, which confirmed the simulation results. • Separation of CO 2 /CH 4 mixture was done through C 2 N membrane. • The C 2 N membrane showed the best CO 2 permeance of 1.32 × 10 6 GPU and ultrahigh CO 2 /CH 4 selectivity. • The C 2 N membrane performance surpassed the Robeson’s upper bound. • The permeation mechanism of CO 2 molecule was discussed. • The effect of feed composition on the separation performance was investigated.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
冰淇淋啦啦啦完成签到,获得积分10
3秒前
ZZRR完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
LWQ完成签到,获得积分10
5秒前
YJ完成签到,获得积分0
5秒前
arcremnant完成签到,获得积分10
6秒前
松山湖宗师完成签到,获得积分10
6秒前
順意完成签到,获得积分10
7秒前
大理学子完成签到,获得积分10
7秒前
213完成签到,获得积分10
7秒前
科研狗完成签到 ,获得积分10
7秒前
ycg完成签到,获得积分10
7秒前
无情山水发布了新的文献求助10
8秒前
如初完成签到,获得积分20
9秒前
10秒前
科研通AI2S应助无奈手套采纳,获得10
10秒前
fffff关注了科研通微信公众号
10秒前
风中的凡阳完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
Lazarus发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
ccc发布了新的文献求助10
15秒前
tysx完成签到,获得积分10
16秒前
贺hhh发布了新的文献求助10
16秒前
中岛悠斗发布了新的文献求助10
16秒前
三三得九完成签到 ,获得积分10
16秒前
QQ完成签到,获得积分10
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
共享精神应助歪歪打豆豆采纳,获得10
19秒前
852应助jias采纳,获得10
20秒前
21秒前
球状闪电发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
22秒前
龙舞星完成签到,获得积分10
22秒前
23秒前
23秒前
明明就完成签到 ,获得积分10
23秒前
lk发布了新的文献求助10
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Zeolites: From Fundamentals to Emerging Applications 1500
Architectural Corrosion and Critical Infrastructure 1000
Early Devonian echinoderms from Victoria (Rhombifera, Blastoidea and Ophiocistioidea) 1000
Hidden Generalizations Phonological Opacity in Optimality Theory 1000
Comprehensive Computational Chemistry 2023 800
2026国自然单细胞多组学大红书申报宝典 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4911582
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4187043
关于积分的说明 13002331
捐赠科研通 3954873
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2168482
邀请新用户注册赠送积分活动 1186950
关于科研通互助平台的介绍 1094256