金属-有机骨架材料用于去除天然气中h2s的计算研究

众所周知,天然气作为一种利用效率高的清洁能源,其需求量正与日俱增.但天然气中包含的h2s等有害气体会危害人类健康、腐蚀设备、污染生态环境等.为解决这一问题,寻找良好的h2s吸附剂,本文采用巨正则系综蒙特卡罗(gcmc)模拟方法,针对天然气中h2s/ch4混合气分离,对33种具有代表性的稳定金属-有机骨架(mof)材料进行h2s选择性和工作容量(变压吸附(psa)及真空变压吸附(vsa)过程)的筛选.结果表明,zif-80,zn2-bpydtc,cau-1-(oh)2,ch3o-mofa最适用于本体系vsa过程的气体分离;而后两者最适用于psa过程的气体分离.通过分析高选择性和高工作容量材料的结构特征,发现改性官能基团以及小孔作用的出现是影响选择性的关键因素,其中―cl、―oh、―och3基团对h2s气体的吸附作用力最强.具有高的工作容量材料的特点是选择性高,对气体吸附作用力大,吸附位置多.基于筛选出的高选择性、高工作容量的稳定mof材料总结出的强化h2s选择性及工作容量的一般性规律,为mof材料应用于天然气脱硫提供了理论基础.