Einleitung
Mit der Veröffentlichung der Software MicroActive V6.0 und 3Flex V6.0 wurden Mehrkomponentenadsorptionsvorhersagen unter Verwendung der Theorie der idealen adsorbierten Lösung (IAST) hinzugefügt. IAST ist eine Vorhersagetechnik, die von Myers und Prausnitz im Jahr 1965 entwickelt wurde. Sie wird zur Vorhersage des Adsorptionsverhaltens von Mischgasen anhand von Isothermen einzelner Komponenten verwendet. Diese erste Version von IAST auf V6.0 kann zur Vorhersage der binären Adsorption verwendet werden. IAST hat sich für eine Vielzahl von binären Systemen als gut geeignet erwiesen, darunter Methan/Ethan-Gemische in BPL-Kohle, Xe/Kr-Gemische in Zeolith-NaA und Propan/Propylen-Gemische in HKUST-1 (Furmaniak, et. al., pccp, 2015).

IAST stützt sich auf mehrere Annahmen, die im Originalmanuskript beschrieben sind und unter
aufgeführt werden (Myers, Prausnitz, AIChE Journal, 1965).

• Die Oberfläche des Adsorptionsmittels ist heterogen. Bei homogenen Oberflächen ist es wahrscheinlich, dass das Verhalten vom Idealzustand abweicht.
• Die Adsorbentien sind nicht reaktiv und ähneln einander in Größe und Form.
• Isothermen aus reinen Bestandteilen müssen bei geringer Oberflächenbedeckung genau gemessen werden, da die Integration für den Ausbreitungsdruck auf diesen Teil der Isotherme aus reinen Bestandteilen empfindlich reagiert.

Experimentelle
IAST-Berechnungen können in MicroActive durch Auswahl von Reports und OpenNotebook durchgeführt werden. Wenn Sie ein neues Notizbuch erstellen, geben Sie einen Namen ein und drücken Sie auf Öffnen. Das System gibt eine Meldung aus, dass der gewählte Dateiname nicht existiert, und fragt, ob die Datei erstellt werden soll. Nachdem die Datei erstellt wurde, erscheint das Berichtsauswahlfenster, in dem IAST CompositionReports ausgewählt werden kann, um die IAST-Berichtsvorlage zu öffnen. Im IAST-Berichtsfenster können bis zu zwei Isothermen für IAST ausgewählt werden. Die folgenden Isothermenmodelle sind ebenfalls verfügbar: VTTE, Sips, Langmuir, Dual Site Langmuir, Toth, und Redlich Peterson. Wählen Sie das entsprechende Modell aus, klicken Sie auf Speichern und drücken Sie dann auf Vorschau, um den Bericht zu generieren. In dieser Notiz wurden drei mikroporöse Kohlenstoffe ausgewählt, um die neuen IAST-Funktionen in MicroActive zu demonstrieren. Die drei in dieser Studie verwendeten Kohlenstoffe sind: Carboxen 1018, Carboxen 1021 und Carbosieve S-III. Die Proben wurden jeweils auf dem 3Flex auf CO2-, CH4- und C2H6-Adsorption untersucht. 10 Stunden vor der Analyse wurden die Proben auf einem SmartVac Prep durch Erhitzen auf 250 °C unter Vakuum aktiviert. Nach der Aktivierung wurden die Proben für jedes Gas analysiert. Die Durchbruchanalysen wurden mit dem Micromeritics BTA durchgeführt. Die Proben wurden unter Stickstofffluss aktiviert, während sie über Nacht auf 250 °C erhitzt wurden. Binäre Durchbruchsmessungen wurden mit einer Mischgaszufuhr durchgeführt, die aus 50:50-Gemischen von CO2-CH4, CO2-C2H6 undCH4-C2H6 bestand. Stickstoff wurde als Trägergas und Argon als Tracergas verwendet, um den Beginn des Durchbruchsversuchs zu bestimmen.

Ergebnisse
Einzelkomponentenanalyse mit dem 3Flex
Die Ergebnisse der Einzelkomponenten-Isothermen für die drei Materialien: Carboxen 1018, Carboxen1021 und Carbosieve S-III sind in den Abbildungen 1, 2 und 3 dargestellt.

Die Ergebnisse für Carboxen 1018 sind in Abbildung 1 dargestellt. Ethan zeigte eine starke Affinität bei niedrigem Druck, aber eine geringere Kapazität als_CO2 bei 1000 mbar. Bei 1000 mbar betrug die Adsorptionskapazität von_CO2 55 ^cm3/g STP, während Ethan eine Kapazität von 40 ^cm3/g STP erreichte. Methan war mit einer Kapazität von 15 ^cm3/g STP die am schwächsten adsorbierende Spezies.

Carboxen 1021 zeigte einen ähnlichen Trend wie Carboxen 1018; allerdings war die Adsorptionskapazität bei 1000 mbar zwischen Ethan (58 ^cm3/g STP) und_CO2 (55 ^cm3/g STP) ähnlich. Wiederum war die Methanadsorption bei 1000 mbar am geringsten und erreichte nur 24 ^cm3/g STP.

Carbosieb S-III zeigte die stärkste Affinität für Ethan und erreichte eine Adsorptionskapazität von 90 ^cm3/g STP bei 1000 mbar. Am zweithäufigsten wurde_CO2 adsorbiert (74 ^cm3/g STP), gefolgt von Methan (33 ^cm3/g STP).