مطالعه‎ی گیراندازی فیزیکی کربن‎دی‎اکسید در مایع یونی تترابوتیل‎فسفونیوم لیزینات با استفاده از شبیه‎سازی دینامیک مولکولی

شبیه‎سازی‎های دینامیک مولکولی برای مطالعه‎ی گیراندازی فیزیکی کربن‎دی‎اکسید (co2) در مایع یونی آمینواسیدی (aail) متشکل از کاتیون تترابوتیل‎فسفونیوم، [tbp]+، و آنیون لیزینات، [lys]-، استفاده شده است. هر دو حالت خالص مایع یونی و مخلوط آن با کربن‎دی‎اکسید با استفاده از میدان نیروی تمام اتم ناقطبیده بر پایه‎ی امبر شبیه‎سازی شده است. علاوه بر اعمال مدل اصلی بار واحد (e±1)، ما از ضریب کاهش بار 8/0± برای بهبود قابلیت پیش‎بینی مدل و به‎ویژه برای دستیابی به خواص انتقالی سازگار با داده‎های محدود تجربی استفاده کردیم. مایع یونی [tbp][lys]به تازگی به عنوان یک داوطلب جاذب امید‎بخش مطلوب برای فن‎آوری گیراندازی co2 در اجرای صنعتی گزارش شده است. این قابلیت به طور عمده به علت وجود دو گروه آمینی در هر [lys]- و همچنین وجود زنجیر‎های بوتیل در کاتیون‎های حجیم [tbp]+ است که سبب حجم آزاد توده‎ای قابل‎توجه می‎شوند. بنابراین، با نادیده گرفتن جذب شیمیایی co2 به علت عدم قابلیت میدان نیروی کلاسیکی اعمال‎شده برای کنار آمدن با واکنش‎های شیمیایی، مخلوط دوتایی il- co2 برای تعیین اثر فیزیکی co2 بر روی ساختار و دینامیک مایع یونی، شبیه‎سازی شده است. اضافه کردن co2، ضرایب خودنفوذی یونی و سیالیت مایع یونی [tbp][lys] را افزایش می‎دهد. نتایج ما درباره‎ی مخلوط il- co2همراه با گزارش‎های قبلی درباره‎ی جذب شیمیایی co2 در این مایع یونی، می‎تواند به طور موثری طراحی فرایند گیراندازی co2 در چنین مایعات یونی آمینواسیدی را بهبود دهد.

Study of the Physical CO2 Capture in the Tetrabutylphosphonium Lysinate Ionic Liquid Using Molecular Dynamics Simulation

Molecular dynamics simulations are used to study of the physical carbon dioxide (CO2) capture in an amino acid ionic liquid (AAIL) composed of tetrabutylphosphonium, [TBP]+, cation and lysinate, [Lys]-, anion. Both pure state of the IL and its binary mixture with CO2 are simulated using a nonpolarizable all-atom AMBER-based force field. In addition to applying the original unit (±1e) charge model, we used the ionic charge scaling factor of ±0.8 to improve the predictability of the model, and especially to obtain the transport properties compatible with the limited experimental data. The [TBP][Lys] IL is recently reported as an ideal promising absorbent candidate for the CO2 capture technology in industrial implementation. This capability is mainly due to the presence of two amine groups in each [Lys]- as well as existing n-butyl chains in the bulky [TBP]+ cations which cause a considerable bulk free volume. Therefore, with ignoring the CO2 chemical absorption due to the lack of capability of the applied classical force field to deal with chemical reactions, an IL-CO2 binary mixture is simulated to determine the physical effect of CO2 on the IL structure and dynamics. CO2 addition enhances the ionic self-diffusion coefficients and the fluidity of the [TBP][Lys] IL. Our results on the IL-CO2 mixture along with previous reports on the CO2 chemical absorption in this IL can improve effectively the design of the CO2 capture process in such AAILs.