Introducción
Con el lanzamiento del software MicroActive V6.0 y 3Flex V6.0, se han añadido predicciones de adsorción multicomponente utilizando la teoría de la solución adsorbida ideal (IAST). IAST es una técnica predictiva desarrollada por Myers y Prausnitz en 1965. Se utiliza para predecir el comportamiento de adsorción de gases mixtos a partir de isotermas de un solo componente. Esta primera versión de IAST en V6.0 puede utilizarse para predecir la adsorción binaria. IAST ha demostrado un buen acuerdo para una variedad de sistemas binarios, incluyendo mezclas de metano/etano en carbón BPL, mezclas de Xe/Kr en zeolitaNaA, y mezclas de propano/propileno en HKUST-1 (Furmaniak, et. al., pccp, 2015).
El IAST se basa en varios supuestos que se describen en el manuscrito original y que se enumeran a continuación en
(Myers, Prausnitz, AIChE Journal, 1965).
- La superficie del adsorbente es heterogénea. Es probable que las superficies homogéneas se desvíen del comportamiento ideal.
- Los adsorbentes son no reactivos y de tamaño y forma similares entre sí.
- Las isotermas de componentes puros deben medirse con precisión a baja cobertura superficial, porque la integración para la presión de dispersión es sensible a esta porción de la isoterma de componentes puros.
Experimental
Los cálculos IAST pueden realizarse en MicroActive seleccionando Informes y luego AbrirCuaderno. Si está creando un cuaderno nuevo, introduzca un nombre y pulse Abrir. El sistema le indicará que el nombre de archivo elegido no existe y le preguntará si desea crearlo. Después de proceder con la creación del archivo, aparecerá la pantalla de selección de informes donde se puede seleccionar Informes de Composición IAST para abrir la plantilla de informe IAST. En la ventana de reportes IAST, se pueden seleccionar hasta dos isotermas para IAST. También están disponibles los siguientes modelos de isotermas: VTTE,Sips, Langmuir, Dual Site Langmuir, Toth y Redlich Peterson. En esta nota se han seleccionado tres carbones microporosos para demostrar las nuevas funciones IAST de MicroActive. Los tres carbones utilizados en este estudio son: Carboxen 1018, Carboxen 1021 y Carbosieve S-III. Las muestras se analizaron en el 3Flex para la adsorción de CO2, CH4 y C2H6. Antes del análisis, las muestras se activaron en un SmartVac Prep calentándolas a 250 °C en vacío durante 10 horas. Tras la activación, se analizaron las muestras para cada gas. Las muestras se activaron bajo flujo de nitrógeno mientras se calentaban a 250 °C durante la noche. Las mediciones de la penetración binaria se realizaron utilizando una alimentación de gas mixto consistente en mezclas 50:50 de CO2-CH4, CO2-C2H6 yCH4-C2H6. Se utilizó nitrógeno como gas portador y argón como gas trazador para determinar el inicio del experimento de ruptura.
Resultados
Análisis de un solo componente utilizando el 3Flex
Los resultados de las isotermas de un solo componente para los tres materiales: Carboxen 1018, Carboxen1021 y Carbosieve S-III se muestran en las figuras 1, 2 y 3.
Los resultados para Carboxen 1018 se muestran en la Figura 1. El etano mostró una gran afinidad a baja presión, pero menor capacidad queel CO2 a 1000 mbar. A 1000 mbar, la capacidad de adsorción delCO2 fue de 55 cm3/g STP, mientras que el etano alcanzó una capacidad de 40 cm3/g STP. El metano fue la especie de adsorción más débil, alcanzando una capacidad de 15 cm3/g STP.
El Carboxen 1021 mostró una tendencia similar en comparación con el Carboxen 1018; sin embargo, la capacidad adsorbida a 1000 mbar fue similar entre el etano (58 cm3/g STP) yel CO2 (55 cm3/g STP). Una vez más, la adsorción de metano fue la más baja a 1000 mbar, alcanzando sólo 24 cm3/g STP.
El carbosieve S-III mostró la mayor afinidad por el etano, alcanzando una capacidad adsorbida de 90 cm3/g STP a 1000 mbar.El CO2 fue el segundo gas más adsorbido (74 cm3/g STP), seguido del metano (33 cm3/g STP).