مطالعه مولكولي ثابت هنري گاز كربن دي اكسيد در حلال هاي خالص

A Molecular Study of the Henry’s Law Constant for Carbon Dioxide in Pure Solvents

حذف گازهاي اسيدي از جمله كربن دي اكسيد از جريان هاي گازي، يكي از معضل هاي اساسي در صنعت است؛ چون وجود اين گاز مشكل هاي زيادي را در فرايندهاي ديگر ايجاد مي كند. هدف از اين كار، يافتن حلال هايي است كه بهترين عملكرد را در جذب CO2 داشته باشند. مقدارهاي ثابت هنري براي كربن دي اكسيد در گروهي از حلال ها با استفاده از مدلي كه از روش رابطه كمي ـ ساختار ويژگي (QSPR) ايجاد شده است، محاسبه شده است. در ابتدا مولكول هاي حلال براساس يكي از روش هاي نظريه تابعيت چگالي (DFT) به نام B3LYP و با مجموعه تابع هاي ++ G (d. p) ۶ - ۳۱ ، در نرم افزار گوسين بهينه سازي شده و سپس توصيف كننده هاي مناسب با استفاده از نرم افزار دراگون محاسبه شدند. توانايي مدل با دو توصيف كننده ساده مولكولي شامل تعداد گروه عاملي هيدروكسيل (n-ROH) و انديس محوري بالابان (BAC)، براي پيش بيني ثابت هنري به روش اعتبارسنجي متقاطع حذف يكتايي سنجيده شده است و مقدار ضريب تعيين براي مدل اصلي ارايه شده به تقريب برابر با ۰/۹۵ مي باشد. ميانگين انحراف نسبي اين مدل نيز كمتر از 7% بود. نتيجه هاي به دست آمده نشان از دقت بالاي مدل و توافق بسيار خوب آن با مقدارهاي اندازه گيري شده در منابع علمي گوناگون دارد.

Acid gases removal such as carbon dioxide from gas streams is a major problem in industrial. The existence of this gas causes to different problems. The aim of this work is to find solvents that have more performance for CO2 absorption. Henry’s law constant of CO2 in some solvents have been calculated by using a model that is constructed from Quantities Structure-Property Relationship (QSPR) method. Firstly، solvent molecules are optimized based on Density Functional Theory (DFT) method at the level of B3LYP and 6-11 ++ G (d،p) basis set in Gaussian software and then molecular descriptors are calculated by Dragon. The capability of the model with two simple molecular descriptors including a number of hydroxyl functional group (n-ROH) and Balaban centric index (BAC) is examined by Leave-One-Out Cross Validation (LOO-CV) method.The coefficient of determination (R[2) value and Average Relative Deviation percent (ARD%) for this model are 0.95 and less than 7%، respectively. Results show high accuracy of the model and good agreement with experimental values in literature.