Энтропийное разделение смесей

Разделение смесей изомеров ксилола, изомеров алканов, линейных алканов и линейных спиртов с использованием микропористых кристаллических адсорбентов, таких как цеолиты и MOF, часто проводится в условиях, когда поры почти насыщены молекулами-гостями. В таких разделениях часто преобладают факторы, отличные от относительной силы связывания компонентов; компонент, который преимущественно адсорбируется в условиях насыщения пор, часто является молекулой-гостем, обладающей большей насыщающей способностью и более эффективно упаковывающейся в микропористых каналах. Более высокая насыщающая способность и эффективность упаковки обусловлены множеством факторов, таких как (а) меньший размер, (б) меньшая длина, (в) меньшая площадь контакта, (г) соответствие молекулярной конфигурации геометрии канала. Общей характеристикой всех этих разделений является то, что при низкой доле заполнения пор (менее 0,5) в разделении преобладают различия в силе связывания. При доле заполнения пор, превышающей примерно 0,6, разделение становится все более зависимым от различий в емкости насыщения. Примечательно, что при насыщении пор компонент, который хуже упаковывается, практически исключается из адсорбента. Статистическая термодинамика и выражение Больцмана для энтропии S = k ln(W) используются для количественной оценки и обоснования влияния эффективности упаковки и явлений изменения селективности. Дополнительная справочная информация доступна в следующих публикациях: R. Krishna, J.M. Van Baten, Sep. Purif. Technol. 76 (2011) 325-330. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2010.10.023 R. Krishna, Phys. Chem. Chem. Phys. 17 (2015) 39-59. https://doi.org/10.1039/C4CP03939D Дж.Дж. Гутьеррес-Севильяно, С. Калеро, Р. Кришна, J. Phys. хим. С 119 (2015) 3658-3666. https://doi.org/10.1021/jp512853w Дж.Дж. Гутьеррес-Севильяно, С. Калеро, Р. Кришна, Phys. хим. хим. Физ. 17 (2015) 20114-20124. https://doi.org/10.1039/C5CP02726H Р. Кришна, Дж. М. ван Батен, Phys. хим. хим. Физ. 19 (2017) 20320-20337. https://doi.org/10.1039/C7CP04101B Р. Кришна, сентябрь Пуриф. Технол. 215 (2019) 227-241. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.01.014 Р. Кришна, Дж. М. Ван Батен, ACS Omega 5 (2020) 28393-28402. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c04491