沸石类咪唑骨架材料吸附分离天然气的分子模拟

采用巨正则蒙特卡洛方法研究C2H6,CO2和CH4三种气体在两种沸石类咪唑骨架材料(ZIF)—–ZIF-2和ZIF-71中的吸附与分离性能.考察了C2H6,CO2和CH4三种气体在ZIF-2和ZIF-71中的单组分吸附等温线、吸附热;C2H6-CH4,CO2-CH4与C2H6-CO2等摩尔二元混合物的分离;以及C2H6-CO2-CH4三元体系的分离性能.研究结果表明:低压下不同气体的吸附量大小与其吸附热关系紧密;而高压下因有限的孔空间,尺寸较小的气体分子吸附量增长趋向更快;多组分吸附分离中,低压下能量效应通常占据主导,ZIF优先吸附作用力较强的组分;高压下堆积效应影响显著,ZIF会优先吸附尺寸较小的组分.ZIF-2和ZIF-71对这3种二元体系的分离性能良好.对于三元混合物吸附分离,在常温下3000—4000 kPa范围内,ZIF-2具有良好的天然气净化性能,可有效地分离出天然气中的C2H6和CO2.