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Development of multi layer adsorption theory for low-energy separation in multi-component systems

多组分体系低能分离多层吸附理论的发展

基本信息

批准号：
22K14527
负责人：
廣森浩祐
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

多層吸着現象を利用した分離プロセスの効率的な設計手法の確立を目的とし、実験なしでプロセス設計に必要なモデルパラメータの推算法の確立を目指した。本研究では、３つの成分が関与する競争吸着現象を対象として、以前の研究で実験結果とのフィッティングで得られたモデル定数の推算値を計算化学により吸着現象に関与する成分に固有の物性から推算可能かどうかを検討した。まず、３種類9個あるうちのモデル定数のうち、平衡現象に関する２種類６個の推算を試みた。ここでは、吸着現象の前後における系内の自由エネルギー変化を推算するため、吸着前後の化学種を対象に、原子団寄与法あるいは量子科学計算によるアプローチで標準生成ギブズエネルギーや溶解度パラメータの推算を試みた。得られた推算値を、以前の研究でフィッティングによって推算したモデル定数と比較した。その結果、原子団寄与法を用いて得られたモデル定数と、フィッティングによって推算したモデル定数との間に相関関係が得られ、実験なしで吸着プロセスの設計が可能なことが示唆された。同様に量子化学計算から得られた推算値を、フィッティングでのモデルパラメータと比較したところ、計算負荷は大きくなるものの、モデル定数の精度が向上することが分かった。さらに、高精度かつ低計算負荷で推算する手法の探索にも取り組んだところ、モデル定数の改善も達成できた。本研究で得られた推算値を用いて、既に構築している吸着充填塔の設計に関するモデルのシミュレーションを実施したところ、吸着充填塔の応答試験曲線を良好に表現できることが明らかとなった。

The multi-layer adsorption phenomenon is a design method that utilizes the efficiency of separation and has established the purpose.実験なしでプロセスDesignになモデルパラメータのEstablishment of the calculation methodを目した. In this study, the relationship between the ingredients of the three components and the competitive adsorption phenomenon were analyzed, and the results of the previous research were analyzed. Calculate the value of the fixed number of the material and calculate the chemical properties of the adsorption phenomenon and the inherent physical properties of the components.まず, 3 kinds of 9 kinds of あるうちのモデルdefinite number のうち, balance phenomenon に关する2 kinds of 6 kinds of のcalculation みた. Atoms Quantum Science Calculation Standard Generation Method Quantum Science Calculation Standard Generation Solubility Test Calculation It is necessary to calculate the value and compare it with the previous research. The result of その, the atomic number sent and the method are calculated using いて, and the したモデThe relationship between the fixed number and the relationship between it and the relationship between it and the relationship between it and the relationship between it and the relationship between it and the design of the design are possible and the design is possible and the design is possible. Comparison with 様にquantum chemical calculations and calculations and calculationsしたところ, calculation load は大きくなるものの, モデルfixed number のprecision がUP することが分かった.さらに, high precision, low calculation load, estimation and techniques, exploration, extraction and grouping, improvement of fixed numbers and achievement. This study was carried out to calculate the value and use it to construct the adsorption and filling tower and design it. The ーションを実士したところ and the sorption and filling tower's test curve are good and the performance is good.