Molecular simulation of porous coordination network based mixed matrix membranes for flue gas separation
Gözenekli koordinasyon ağı dolgulu karışık yataklı membranların baca gazı ayırımı için moleküler simulasyonu
- Tez No: 397254
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEDA KESKİN AVCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Chemical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Bu tezde bir çeşit metal organik yapılı malzeme olan gözenekli koordinasyon ağlarının (PCN) karışık yataklı membranlarda (MMM) dolgu olarak kullanılması moleküler modelleme yöntemiyle incelenmiştir. PCNler ayarlanabilir gözenek boyutları, yüksek gözenek hacimleri ve iyi ısıl ve mekanik dayanıklılıkları sebebiyle gaz ayırma işlemleri için umut verici nanogözenekli malzemeler olarak değerlendirilmektedir. Bu tezde 20 farklı PCN ve 10 farklı polimer ile hazırlanmış 200 PCN-dolgulu MMMnin gaz geçirgenlik ve seçicilikleri CO2/N2 ayırımı için hesaplanmıştır. Uygun PCNler dolgu olarak seçildiği takdirde oluşturulan MMMlerin saf polimerlere göre daha yüksek geçirgenlik ve seçiciliğe sahip olabileceği ispatlanmış ve hatta bu şekilde oluşturulan PCN/polimer çiftlerinin bir kısmının Robeson tarafından CO2/N2 ayırımı için belirlenen üst sınırı geçebileceği gösterilmiştir. Tezin bunu izleyen kısmında PCNlerin esnekliğinin MMM performansına etkisi varsayımsal olarak incelenmiştir. Bu çalışma PCN esnekliğini dikkate almanın PCNnin gaz geçirgenliğine önemli bir etkisi olduğunu ama özellikle PCNnin hacimsel oranının düşük olduğu PCN-dolgulu MMMlerin gaz geçirgenliğine daha az etkisi olduğunu göstermiştir. Buna dayanarak PCN/polimer MMMlerinin performanslarının hızlıca taranabilmesi için PCNnin membran içindeki hacimsel oranının 0,3'ün altında olduğu durumda PCN esnekliğini dikkate almamanın uygun olacağına karar verilmiştir. Bu tezde tanıtılan yöntemler CO2'yi diğer baca gazlarından ayırmak için seçilecek kullanışlı PCN- dolgulu polimer membranların belirlenmesinde birçok fırsat sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the challenge of selecting porous coordination networks (PCNs) as filler particles in mixed matrix membranes (MMMs) was examined using molecular simulations. PCNs are promising nanoporous materials in gas separations because of their tunable pore sizes, high porosities, good thermal and mechanical stabilities. Gas permeability and selectivity of 200 new MMMs composed of 20 different PCNs and 10 different polymers were calculated for CO2/N2 separation. We showed that selecting the appropriate PCN as filler particles in polymers results in MMMs that have high CO2/N2 selectivities and high CO2 permeabilities compared to pure polymer membranes. Several PCN/polymer MMMs were identified to exceed the upper bound established for CO2/N2 separation. Effect of framework flexibility of PCNs on the performance of MMMs was also examined. Results showed that considering flexibility of PCNs is important for predicting gas permeability of pure PCNs but has less significance for predicting gas permeability of PCN-filled MMMs whenever the PCN volume fraction is low. For rapid screening of PCN/polymer MMMs, flexibility of the fillers can be neglected as a reasonable approximation if the filler volume fraction is less than 0.3. The methods introduced in this thesis will create many opportunities for selecting PCN/polymer combinations for MMMs with useful properties in CO2 separation applications.
Benzer Tezler
- Gas adsorption and diffusion in porous coordination networks: A computational study
Gözenekli koordinasyon ağlarında gaz adsorpsiyon ve difüzyon: Bir hesaplamalı çalışma
TUĞBA NUR ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
EnerjiKoç ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDA KESKİN AVCI
- Çinko(II) ve kadmiyum(II)-tiyofen-2,5-dikarboksilat'ın bis(imidazol) türevleri ile gözenekli koordinasyon polimerlerinin hidrotermal sentezi ve yapısal özelliklerinin araştırılması
Hydrothermal synthesis and structural investigation of porous coordination polymers of zinc(II) and cadmium(II)-thiophene-2,5-dicarboxylate with bis(imidazole) derivatives
HAKAN ERER
Doktora
Türkçe
2014
KimyaEskişehir Osmangazi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OKAN ZAFER YEŞİLEL
- Metal organik kafeslerde bütan ve izobütan adsorpsiyonunun incelenmesi
Investigation of butane and isobutane adsorption in metal organic frameworks
PELİN GÖYMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ
- Combining molecular simulations and machine learning to unlock gas separation performances of MOFs and MOF-based composites
MOFlarin ve MOF temelli kompozitlerin gaz ayırma performanslarının açığa çıkarılmasi amacıyla moleküler simülasyon ve makine öğrenmesinin birleştirilmesi
HİLAL DAĞLAR HARMAN
Doktora
İngilizce
2024
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDA KESKİN AVCI
- Computational screening of metal-organic frameworks for acetylene and hydrogen separations
Metal-organik çerçevelerin hesaplamalı taraması asetilen ve hidrojen ayrımı
AYDA NEMATI VESALI AZAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDA KESKİN AVCI