| المستخلص: |
يتم استخلاص الهيدروكربونات العطرية مثل نظائر ثلاثي ميثيل بنزين (TMB) من النفط الخام مع مجموعات أخرى من الهيدروكربونات العطرية. حيث أن هذه المركبات الهيدروكربونية العطرية تتواجد في الغالب على شكل خليط ممتزج مع النفط الخام. تساهم هذه المركبات في صناعات كثيرة مثل تحضير الأدوية، وإنتاج الأسمدة الزراعية والصناعات البلاستيكية وتحضير الأصباغ والمنسوجات والأغذية وغيرها من الاستخدامات. ومع ذلك، يتوجب وجود هذه المركبات في صورة نقية حتى تلائم الاستخدامات المذكورة سابقا. يعد الفصل الفعال لهذه المركبات عن مخالطيها أمرا بالغ الأهمية لتطبيقها في الصناعات، حيث أن التقنيات الفصل التقليدية مثل التبلور، والتقطير التجزيئي وغيرها من التقنيات التي تعتمد على كثافة المركبات تواجه تحديات بسبب تقارب الخصائص الفيزيائية مثل الكتلة والكثافة ونقطة الانصهار ونقطة الغليان لهذه النظائر وارتفاع تكلفة فصلها. يمكن فصل هذه النظائر بالتقنيات القائمة على استخدام أغشية مكونة من مواد مسامية مثل الزيوليت أكثر فعالية وأقل تكلفة. الزيوليت عبارة عن صخرة مسامية تتكون من أكسيد السيليكون كبنية أساسية، هذه الصخور تحتوي على أغشية المسامية ذو تركيبات مختلفة من شبكات الفراغ ومسارات متداخلة. حيث أن هذه الشبكات تسمح فقط للجزيئات ذات شكل وحجم معينين بالمرور عبرها، وتحجب الباقي، وبالتالي تعمل كمناخل جزيئية. يتميز الزيوليت بهيكل مستقر يتحمل درجات الحرارة المرتفعة، ويستخدم على نطاق واسع في المصانع لفصل المركبات الهيدروكربونية من مخالطيها. يعتمد اختيار نوع الزيوليت على شكل الجزيء المستهدف لمركبات الهيدروكربونات. في العادة يجب أن يكون عرض المسامات في الزيوليت قريبا من حجم جزيء الهيدروكربون. تعتمد طريقة الفصل بالكامل لهذه المركبات على هيكلها وطاقتها والخصائص الديناميكية لجزيء الهيدروكربون المحصور داخل بنية الزيوليت المختار. هذه الأطروحة تبحث في الخصائص الهيكلية والحيوية والديناميكية لثلاثة نظائر لثلاثي ميثيل بنزين (TMB)، وهي (1,2,3-TMB) و(1,2,4-TMB) و(1,3,5-TMB) محصورة داخل نوعين من الزيوليت ذو بنية هيكلية مختلفة هما الزيوليت بيتا (BEA) والزيوليت (FAU) NaY من خلال محاكاة لحركة هذه الجزيئات عند درجات حرارة مختلفة. الزيوليت بيتا (BEA) عبارة عن شبكة من القنوات المستقيمة على طول محوري x وy، وقناة ملتوية على طول المحور z، في حين أن الزيوليت (FAU) NaY، عبارة عن شبكة من الأقفاص كبيرة مفصولة بنوافذ على شكل حلقة من الأوكسجين. تشير نتائج محاكاة إلى أن المركب 1,2,4-TMB ينتشر بشكل أسرع من الاثنين الآخرين في كلا الزيوليت، في حين أن حركة المركب 1,3,5-TMB محصورة بشدة خاصة في زيوليت بيتا (BEA) عند جميع درجات الحرارة. تشير طاقات التنشيط المحسوبة من علاقة أرهينيوس إلى أن 1,3,5-TMB يواجه حاجز طاقة كبير نسبيا ليبدأ بالحركة مقارنة بالمركبين الأخرين في كلا الزيوليت. ومع ذلك، الانتروبيا المطلقة المحسوبة من طريقة 2PT تشير إلى أن الحاجز الحركة له طبيعة انتروبية بحتة. تمت دراسة حركة الدوران لهذه الأيزومرات من خلال دالة ليجندر كثيرة حدود بحساب معدل تغير متجهين الأول متجه موازي لسطح حلقة البنزين، والآخر عمودي على سطح حلقة البنزين، وجد أن سرعة دوران المتجه الموازي لسطح حلقة البنزين يدور بشكل أسرع للمركب1,2,3-TMB بالمقارنة مع المركب 1,2,4-TMB وأيضا وجد أن سرعة دوران المتجه المتعامد مع سطح حلقة البنزين يدور بشكل أسرع للمركب 1,2,4-TMB بالمقارنة مع المركب 1,2,3-TMB في كلا النوعين من الزيوليت. إضافة أن المركب 1,3,5-TMB يواجه صعوبة كبيرة في الدوران لكلا المتجهين في كلا الزيوليت. لذلك، تظهر نتائجنا أن النظائر الثلاثة لثلاثي ميثيل بنزين يمكن تمييزها في بنيتها وخصائصها النشطة والديناميكية تحت حصر زيوليت بيتا والزيوليتNaY- . هذه النتائج ستكون مفيدة في تصميم تقنية فصل قائمة على الزيوليت.
|
