journal article·2011-07-21

Separation of CO2 Mixtures Using Zn(bdc)(ted)0.5 Membranes and Composites: A Molecular Simulation Study

Ilknur Erucar, Seda Keskin

The Journal of Physical Chemistry C· Volume 115· Issue 28
Publisher page

Abstract

We used grand canonical Monte Carlo and equilibrium molecular dynamics simulations to compute adsorption isotherms and self-diffusivities of CH 4 /H 2 mixtures in a nanoporous metal organic framework Zn(bdc)(ted) 0.5 in our recent study ( J. Phys. Chem. C 2010, 114, 13047). In this work, we extended our calculations to CO 2 /CH 4 and CO 2 /H 2 mixtures by computing adsorption selectivity, diffusion selectivity, and permeation selectivity of Zn(bdc)(ted) 0.5 for these gas mixtures. Performance of several composite membranes including Zn(bdc)(ted) 0.5 as filler particles in polymer matrices was also examined for separation of CO 2 from CH 4 and H 2 using a combination of atomistic and continuum modeling. Results showed that adding even a small volume fraction of Zn(bdc)(ted) 0.5 into polymers can significantly enhance the gas permeability and carry the polymer/Zn(bdc)(ted) 0.5 composite membranes above the current upper bound established for pure polymer membranes.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Metal-Organic Frameworks: Synthesis and Applications · Membrane Separation and Gas Transport · Covalent Organic Framework Applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Computational Sciences and Engineering and ‡Department of Chemical and Biological Engineering, Koç University, 34450, Istanbul, Turkey

References (62)

Show source-provided references
1. Long J. R. · Chem. Soc. Rev. · 2009 · 38 · 121310.1039/b903811f ↗
2. James S. J. · Chem. Soc. Rev. · 2003 · 32 · 27610.1039/b200393g ↗
3. Rowsell J. L. C. · Microporous Mesoporous Mater. · 2004 · 73 · 310.1016/j.micromeso.2004.03.034 ↗
4. Uemura K. · J. Solid State Chem. · 2005 · 178 · 242010.1016/j.jssc.2005.05.036 ↗
5. Düren T. · Chem. Soc. Rev. · 2009 · 38 · 123710.1039/b803498m ↗
6. Keskin S. · Ind. Eng. Chem. Res. · 2009 · 48 · 235510.1021/ie800666s ↗
7. Perez-Pellitero J. · Chem.—Eur. J. · 2010 · 16 · 156010.1002/chem.200902144 ↗
8. Assfour B. · J. Phys. Chem. C · 2010 · 114 · 1338110.1021/jp101958p ↗
9. Zhao Z. X. · Ind. Eng. Chem. Res. · 2009 · 48 · 1001510.1021/ie900665f ↗
10. Yazaydin A. O. · Chem. Mater. · 2009 · 21 · 142510.1021/cm900049x ↗
11. Salles F. · J. Phys. Chem. C · 2009 · 113 · 780210.1021/jp811190g ↗
12. Rankin R. B. · J. Phys. Chem. C · 2009 · 113 · 1690610.1021/jp903735m ↗
13. Jhon Y. H. · J. Phys. Chem. C · 2007 · 111 · 1661810.1021/jp0749470 ↗
14. Krungleviciute V. · Langmuir · 2007 · 23 · 310610.1021/la061871a ↗
15. Liu J. · J. Phys. Chem. C · 2007 · 111 · 930510.1021/jp071449i ↗
16. Ramsahye N. · Adsorption · 2007 · 13 · 46110.1007/s10450-007-9025-5 ↗
17. Zhou W. · J. Phys. Chem. C · 2007 · 111 · 1613110.1021/jp074889i ↗
18. Karra J. R. · Langmuir · 2008 · 24 · 862010.1021/la800803w ↗
19. Liu J. · J. Phys. Chem. C · 2008 · 112 · 291110.1021/jp710011b ↗
20. Zhang L. · Chem.—Eur. J. · 2007 · 13 · 638710.1002/chem.200700205 ↗
21. Liu B. · J. Phys. Chem. C · 2008 · 112 · 985410.1021/jp802343n ↗
22. Wang S. · Sep. Purif. Technol. · 2008 · 60 · 3010.1016/j.seppur.2007.07.050 ↗
23. Bae Y. S. · J .Mater. Chem. · 2009 · 19 · 213110.1039/b900390h ↗
24. Babarao R. · Langmuir · 2009 · 25 · 523910.1021/la803074g ↗
25. Stallmach F. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2006 · 45 · 212310.1002/anie.200502553 ↗
26. Chmelik C. · Microporous Mesoporous Mater. · 2009 · 117 · 2210.1016/j.micromeso.2008.06.003 ↗
27. Rosenbach N. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2008 · 47 · 661110.1002/anie.200801748 ↗
28. Salles F. · Phys. Rev. Lett. · 2008 · 100 · 24590110.1103/PhysRevLett.100.245901 ↗
29. Babarao R. · Langmuir · 2008 · 24 · 547410.1021/la703434s ↗
30. Krishna R. · Chem. Eng. Sci. · 2009 · 64 · 315910.1016/j.ces.2009.03.047 ↗
31. Keskin S. · J. Phys. Chem. C · 2011 · 115 · 80010.1021/jp109743e ↗
32. Keskin S. · Langmuir · 2009 · 25 · 1178610.1021/la901438x ↗
33. Keskin S. · Microporous Mesoporous Mater. · 2009 · 125 · 10110.1016/j.micromeso.2009.01.016 ↗
34. Keskin S. · Langmuir · 2008 · 24 · 825410.1021/la800486f ↗
35. Watanabe T. · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2009 · 11 · 1138910.1039/b918254n ↗
36. Liu J. · J. Low Temp. Phys. · 2009 · 157 · 26810.1007/s10909-009-9910-2 ↗
37. Chen Y. F. · J. Phys. Chem. B · 2010 · 114 · 6602
38. Keskin S. · J. Phys. Chem. C · 2010 · 114 · 1304710.1021/jp102881e ↗
39. Dybtsev D. N. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2004 · 43 · 503310.1002/anie.200460712 ↗
40. Lee J. Y. · Adv. Funct. Mater. · 2007 · 17 · 125510.1002/adfm.200600944 ↗
41. Mayo S. L. · J. Phys. Chem. · 1990 · 94 · 889710.1021/j100389a010 ↗
42. Rappe A. K. · J. Am. Chem. Soc. · 1992 · 114 · 1002410.1021/ja00051a040 ↗
43. Buch V. · J. Chem. Phys. · 1994 · 100 · 761010.1063/1.466854 ↗
44. Martin M. G. · J. Phys. Chem. B · 1998 · 102 · 256910.1021/jp972543+ ↗
45. Hirotani A. · Appl. Surf. Sci. · 1997 · 120 · 8110.1016/S0169-4332(97)00222-5 ↗
46. Manz T. A. · J. Chem. Theory Comput. · 2010 · 6 · 245510.1021/ct100125x ↗
47. Frenkel D. · 2002
48. Keskin S. · Energy Environ. Sci. · 2010 · 3 · 34310.1039/b923980b ↗
49. Chen H. · Langmuir · 2007 · 23 · 643110.1021/la700351c ↗
50. Myers A. L. · AIChE J. · 1965 · 11 · 12110.1002/aic.690110125 ↗
51. Keskin S. · Langmuir · 2009 · 25 · 1178610.1021/la901438x ↗
52. Yang Q. Y. · J. Phys. Chem. B · 2006 · 110 · 1777610.1021/jp062723w ↗
53. Kärger J. · 1992
54. Skoulidas A. I. · J. Phys. Chem. A · 2003 · 107 · 1013210.1021/jp0354301 ↗
55. Skoulidas A. I. · J. Phys. Chem. B · 2005 · 109 · 1576010.1021/jp051771y ↗
56. Sholl D. S. · Acc. Chem. Res. · 2006 · 39 · 40310.1021/ar0402199 ↗
57. Car A. · Desalination · 2006 · 200 · 42410.1016/j.desal.2006.03.390 ↗
58. Zhang Y. F. · J. Membr. Sci. · 2008 · 313 · 17010.1016/j.memsci.2008.01.005 ↗
59. Perez E. V. · J. Membr. Sci. · 2009 · 328 · 16510.1016/j.memsci.2008.12.006 ↗
60. Robeson L. M. · J. Membr. Sci. · 2008 · 320 · 39010.1016/j.memsci.2008.04.030 ↗
61. Wesselingh J. A. · 2000
62. Vu D. Q. · J. Membr. Sci. · 2003 · 211 · 33510.1016/S0376-7388(02)00425-8 ↗