单层石墨烯膜分离乙醇和水混合溶液的分子动力学研究

来源 :南京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fangli95680
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目前,对于单层和多层石墨烯纳米膜,能否应用于分离气体和离子溶液,已有相当多的研究报道了这种新型膜的优越性。这种新型膜,有其独特的选择性,易于形成孔径,有良好的改性前景,而受到广大学者的关注。目前,对于石墨烯膜的研究只是刚起头,单层石墨烯纳米膜应该有更广阔的应用。石墨烯膜在处理水淡化的应用中,已有相当多的理论研究做理论支持。研究中在使用电场或者外压和多石墨烯膜孔不同改性修饰,发现在处理水淡化石墨烯膜展现了它独特的优势。对于乙醇和水的混合溶液的分离,已经有相当成熟的分离工艺。但是在精馏过程中,乙醇质量分数达到95.57%的时候存在共沸现象,当乙醇质量分数超过92%左右时能耗会大幅度增加。这迫使我们不得不寻求其他的分离方法。在我们的研究中,我们大胆引用这种单层石墨烯纳米膜作为分离乙醇和水的新型膜材料。当前已有的膜分离乙醇和水溶液的方法:1)优先透水膜材料;2)优先透醇膜材料。这主要取决于对于膜材料的改性。对于石墨烯膜,是否能用于分离乙醇和水的混合溶液,取决于石墨烯膜孔的孔径大小,以及石墨烯膜对于乙醇和水的选择性。  在我们的研究中,我们选用的是在单层石墨烯板上,钻取不同形状大小的单层石墨烯纳米膜孔。我们所采用的是分子动力学方法,通过使用模拟,我们可以得到的孔径更为精准,这为指导实验做了探索和引导。我们所选用的单层石墨烯纳米膜最小孔径(pore-12,4.48(A))略大于水分子的直径,这使得我们可以清楚的知道单层石墨烯纳米膜对于乙醇和水分子的选择性、可穿透性。我们将分离过程分为两步:1)用石墨烯膜分离纯水和纯乙醇溶液,来探索石墨烯膜是否能用来分离乙醇和水;2)用石墨烯膜分离乙醇和水的混合溶液。我们在整个模拟过程中,对乙醇和水分子的混合溶液施加一个外力。在不同外力的作用下,我们得到的结果很明显。对于纯水和纯乙醇溶液,我们可以看到,在132MPa外压下,在pore-19的时候得到的乙醇和水的分离个数比为59∶1。而随着压力和孔径的增大,水分子的穿透石墨烯膜孔的流速越来越快。对于石墨烯膜分离乙醇和水的混合溶液研究,我们发现在外压为265MPa,孔径为6.525(pore-16)得到的分离效果最好,乙醇和水分子的个数比为80∶3。但即使在较高外压作用下(530MPa),也很难从乙醇和水分子的混合溶液中分离出水。
其他文献
本文通过对荣华二采区10
期刊
IT行业的发展给GIS开发和设计带来了空前的影响,尤其是互联网对GIS业界造成的冲击最为巨大。各行各业对GIS逐渐重视并切实加以利用,开放与合作的呼声越来越高。不仅仅是各个G
With the support by the National Natural Science Foundation of China,the research team led by Prof.Cao Xuetao(曹雪涛)at the National Key laboratory of Medical I
学位
地图信息度量是现代地理信息科学与制图学领域的一个基本问题,目前许多学者已经提出一系列具有代表性的地图信息度量方法。如何有效准确的度量地图的信息是评价制图质量、指导
学位
该论文首先介绍了有关Internet GIS的产生、发展、用途及其基础知识;然后从数据的获取与组织和数据的分布式管理方法两个方面出发,结合软件实例GeoSurf,详细阐述了Internet G
2016年的诺贝尔化学奖授予了分子机器领域作出杰出贡献的Sauvage、Stoddart、Feringa三位科学家。过去几十年里,基于主客体作用的分子机器领域一直是化学领域的研究热点之一。
4,4-二氨基二苯醚简称DADPE或ODA,是一种高附加值的精细化工中间体,它是合成聚酰亚胺、聚马来酰亚胺等耐热性塑料的主要单体,也是合成环氧树脂、聚氨酯等高分子化合物的原料及交
[设计理念]rn《剃头大师》一课的童年趣事贴近学生生活,自然能唤起他们相关的生活记忆.第一课时,学生读通课文、学习生字词、试讲故事;第二课时可以聚焦“理解与运用”,带领