شبیه سازی دینامیک ملکولی فرآیند جداسازی مخلوط گازها با استفاده از نانولوله های کربنی

توسعه ی فرآیندهای جداسازی و استفاده از روش های بهینه، از دغدغه های محققین این عرصه می باشد. در دو دهه ی اخیر و با توسعه ی فناوری نانو، افق روشنی پیش روی دانشمندان گشوده شده است. از جمله دستاوردهای این فناوری، نانولوله های کربنی بوده است. تحقیقات نشان داده است که این نانولوله ها از پتانسیل بالایی جهت استفاده در فرآیندهای جداسازی گازها و مایعات برخوردار هستند. در این تحقیق، جداسازی مخلوط متان و نیتروژن در سه نسبت مولی مختلف و در اختلاف فشار 1000، 500 و 200 پاسکال با استفاده از نانولوله های کربنی مرتب شده ی عمودی مورد تحقیق قرار گرفت. دو نوع نانولوله ی مختلف با قطرهای داخلی 8 و 24 نانومتر برای مدل کردن غشا انتخاب شد. برای شبیه سازی این فرآیند از روش دینامیک مولکولی استفاده شد و شرایط مرزی متناوب در سه راستا اعمال شد. داده های بدست آمده با نتایج حاصل از فرآیند تجربی مقایسه شد. نتایج نشان داد که نفوذپذیری و انتخاب گری گاز متان با افزایش اختلاف فشار دو طرف غشا و همچنین با افزایش نسبت مولی اولیه ی متان، افزایش می یابد. همچنین مشاهده شد که در اثر افزایش نسبت مولی اولیه ی متان و افزایش اختلاف فشار، نفوذپذیری نیتروژن کاهش می یابد. به دلیل ایده آل و بدون نقص بودن نانولوله های مورد استفاده در این تحقیق، مقادیر پارامترهای حاصل از شبیه سازی بیشتر از نمونه ی تجربی بودند. با توجه به نتایج بدست آمده می توان گفت که کاهش طول نانولوله ها می تواند سبب افزایش انتخاب گری غشا شود.