ผลของหมู่ฟังก์ชันและความขรุขระบนพื้นผิวของแก้วพรุนต่อการดูดซับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยวิธีการสร้างแบบจำลองมอนติคาร์โลEffects of Functional Group and Surface Roughness on Adsorption of Carbon Dioxide in Porous Glass by Grand Canonical Monte Carlo Sim

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษากระบวนการดูดซับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ด้วยแก้วพรุน โดยใช้วิธีการสร้างแบบจำลองระดับโมเลกุลด้วยวิธีมอนติคาร์โล (Monte Carlo) โดยจำลองการดูดซับแก๊สที่มีขนาดรูพรุนระหว่าง 10 ถึง 60 Å ที่อุณหภูมิ 283 K จนถึงความดันสูงสุด 4500 kPa เพื่อศึกษาผลของหมู่ฟังก์ชันที่มีผลต่อพฤติกรรมการดูดซับแก๊สภายในรูพรุน โครงสร้างแก้วพรุนจะถูกจำลองให้มีผนังสองด้านขนานกันและมีระยะห่างระหว่างผนังทั้งสองเท่ากับความกว้างของรูพรุน แต่ละโมเลกุลของผลึกซิลิคอนเตตระออกไซด์ (SiO4) บนผนังจะจัดเรียงตัวกันแบบเตตระฮีดรอลซึ่งอาจจะปรากฏหมู่ฟังก์ชันหรือไม่มีหมู่ฟังก์ชัน ผลการทดลองพบว่าไอโซเทิร์มการดูดซับแก๊สที่ความดันต่ำจะมีปริมาณการดูดซับเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว จากนั้นการดูดซับจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ เมื่อความดันเพิ่มขึ้นหมู่ฟังก์ชันไม่มีผลต่อการดูดซับ CO2 ในขณะที่พื้นผิวขรุขระจะช่วยให้การดูดซับแก๊สเริ่มเกิดขึ้นที่ความดันต่ำกว่า

Adsorption of carbon dioxide in porous glass with different widths varying from 10-60 Å at 283 K are studied in this research using Monte Carlo simulation method. The molecular model of porous glass is assumed to be composed of SiO4 crystal and the atoms in it are laid in different planes. Two layers of crystal are parallel and perpendicular to the z-axis, the distance between these crystal layers is defined as the pore width (H). The porous glass surfaces are contained either functional groups or defects, it is found that the adsorption increases rapidly at low pressures and then it gradually increases with pressure. The functional groups show insignificant effect on adsorption isotherm, while an early onset in adsorption isotherm is observed in the case of surface roughness.