جدایش آلکن‌ های گوناگون از آلکن ‌های C2-C4 از طریق پوسته‌هایی از جنس گرافن و به طریق غربال موضعی

Separation of diverse alkenes from C2-C4 alkanes through nanoporous graphene membranes via local size sieving

چکیده

پوسته‌هایی که قادر هستند به صورت انتخابی آلکان/آلکن های گوناگون را از از آلکان/آلکن‌های مخلوط جدا کنند در مقایسه با پوسته‌های مخصوصی که برای جدا کردن یک نوع از مخلوط استفاده می‌شوند، از ارزش بیشتری در صنعت شیمی و پتروشیمی برخوردار هستند. در اینجا به بررسی ۹ پوسته از جنس گرافن با حفره‌های نانو (NG) پرداخته‌ایم که شامل سه حفره پایه و شش حفره گسترش‌یافته است، و عملکرد عالی و حساسیت بسیار بالایی در مورد C2H4 ،C3H6 و C4H6 موجود در آلکان‌های مربوطه را دارد. از دیدگاه ترمودینامیکی و دینامیکی، مکانیزم‎‌های غربال اندازه موضعی و جذب رقابتی را در جذب آلکن‌ها ایفا و دفع آلکان‌ها ایفا می‌کنند.

بلوک‌های آلکنیلی صاف کوچکتر از بلوک‌های آلکیلی هستند که این نکته برای آلکن‌ها سودمند است تا به حفره‌های محدود شده دسترسی داشته باشند و از آنها عبور کنند. نتایج بالا برای پوسته‌های چندلایه NG با کانال‌های یک‌بعدی کاربردی‌تر هستند. ما اینطور پیش‌بینی می‌کنیم که نتایج حفره‌های گسترش‌یافته با نفوذپذیری بالاتر و درعین حال حفظ قابلیت انتخاب‌کنندگی می‌تواند راهنمایی مناسب برای آزمایشات فراهم کند تا نانوحفره‌های موثر با تلورانس معینی در آینده ساخته شوند.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Compared with the specialized membrane applied to separate one type of mixture, the membranes that are able to selectively separate diverse alkane/alkene mixtures are more valuable in chemical and petroleum industry. Herein, we explored nine nanoporous graphene (NG) membranes including three basic pores and six expanded pores, which exhibit excellent permeance and ultrahigh selectivity for C2H4, C3H6 and C4H6 over the corresponding alkanes. From the thermodynamic and dynamic insights, the local size sieving and competitive adsorption mechanisms play the crucial role in capturing alkenes but rejecting alkanes.

The flat alkenyl blocks are smaller than the alkyl blocks, which is beneficial for alkenes to access and cross the confined pores. The above conclusions are further applicable for multilayer NG membranes with the one-dimensional channel. We anticipate our results of expanding pores with higher permeability while maintaining the selectivity can provide a valuable guidance for experimenters to fabricate effective nanopores with a certain tolerance in the future.