ИСТИНА

Впервые на молекулярном уровне будет проанализирована адсорбция газов и их смесей в микропорах активных углях и на графеновых поверхностях при сверхкритических температурах и показана возможность количественной замены трудоемкого физического эксперимента на более эффективный численный эксперимент. Впервые методом молекулярной динамики будет исследована полимолекулярная адсорбция паров с количественным определением чисел молекул в слоях. Будет показана возможность количественного описания изотерм адсорбции, полученных при температурах ниже и выше критической для адсорбтивов в численном эксперименте, уравнениями решеточной модели с получением важных характеристик соответствующих адсорбционных систем. Полученные результаты существенно упростят разработку разнообразных технологических схем при использовании адсорбционных процессов разделения, глубокой очистки и адсорбционного концентрирования адсорбтивов

For the first time at the molecular level, the adsorption of gases and its mixtures in micropores of active charcoal and graphene surfaces at supercritical temperatures will be analyzed and the possibility of quantitative replacement of a laborious physical experiment by a more efficient numerical experiment is demonstrated. For the first time, the molecular dynamics method will investigate the polymolecular adsorption of vapors with a quantitative determination of the number of molecules in the layers. The possibility of quantitative description of the adsorption isotherms obtained at temperatures below and above the critical value for adsorptives in a numerical experiment will be shown, by the equations of the lattice model with obtaining important characteristics of the corresponding adsorption systems. The obtained results will substantially simplify the development of a variety of technological schemes using adsorption separation processes, deep purification and adsorption concentration of adsorbents

В результате выполнения проекта впервые на примере изотерм адсорбции метана, этана и ксенона и смесей газов на микропористых активных углях и графеновых поверхностях при сверхкритических температурах будет показана возможность их априорного количественного расчета методом молекулярной динамики и описания полученных изотерм уравнениями теории объемного заполнения микропор и решеточной модели. В результате будет решена и важная прикладная задача -выбор на основании замены трудоемкого физического эксперимента теоретическими расчетами оптимальных условий проведения важнейших технологических процессов адсорбционного концентрирования, разделения газов и экологической защиты.

Разработаны программы молекулярно-динамических расчетов и их обработки для получения изотерм адсорбции паров в микропорах активных углей и на графеновых поверхностях с использованием программы NAMD-4 и силового поля OPLS-AA для адсорбционных фаз ограниченных размеров, помещенных в ячейки переменного объема, позволяющие осуществлять расчеты при различных постоянных равновесных давлениях и температурах. В работах коллектива лаборатории показано, что рассчитанные изотермы этанола и пропана зависят от выбора ширины щели и совпадают с экспериментальными изотермами при ширине щели, определенной по соотношению (1). Это демонстрируется данными, приведенными на рис. 2,3 в приложении. На основании молекулярно-динамических экспериментов было подтверждено, что для расчетов стандартного давления при температурах, выше критических, в качестве стандартных давлений газов могут быть использованы давления, находимые при линейной экстраполяции логарифмов давлений насыщенных паров адсорбтивов от обратной температуры в закритическую область. В коллективе лаборатории разработаны программы количественного описания экспериментальных изотерм адсорбции паров в микропористых активных углях уравнениями Дубинина-Радушкевича (ур-ие (2) в приложении) и уравнениями решеточной модели (ур-ия (3-6) в приложении). В распоряжении исполнителей имеются два восьмиядерных компьютера и разработанный в коллективе компьютерный банк данных по адсорбции (http://adsbank.chem.msu.ru/).

Результаты научных исследований будут доложены на научных конференциях различного уровня и опубликованы в научных журналах.