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摘要
在混合气体的膜分离过程中，组分与膜结构的相互作用直接影响分离效果。采用分子模拟方法，建立基于PEK-C基炭膜结构表征的碳微晶基炭膜模型，探究膜的碳微晶孔径和比表面积对CO2/CH4吸附和扩散的影响。结果表明，气体在炭膜内的吸附位点与其微结构有关，碳微晶孔径与比表面积增加时，吸附位点由碳微晶外部孔隙向碳微晶内部转移；炭膜孔隙体积较小时，分子形状为影响扩散的主要因素，其中直线型的CO2比正四面体型的CH4更易于扩散；30℃、100 kPa下，碳微晶孔径为0.493 nm时炭膜具有最优的气体分离性能，其吸附分离系数为10.49；炭化温度升高，炭膜比表面积增大，不利于气体分离，表明炭化温度不宜过高。研究结果拓展了炭膜气体分离机理，可为高性能炭膜的制备提供依据。
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