Molecular modeling of Bio-MOF's for anesthetic Xe recovery from exhale gas mixtures
[ X ]
Tarih
2023
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Adana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Xenon (Xe) için ucuz ve verimli bir geri kazanım süreci tasarlamak, sürdürülebilir uygulamaların geliştirilmesinde önem kazanmaktadır. Xe'yi anestezik gaz karışımlarından ayırmak için metal organik çerçevelerin (MOF'lar) kullanılması, literatürde nadiren ve yüzeysel olarak incelenen bir konudur. Bu tezde, biyo-uyumlu metal katyonlar ve biyolojik bağlayıcılar tarafından oluşturulan 43 biyolojik MOF'un (Bio-MOF) Xe geri kazanım performansları teorik olarak araştırılmıştır. CO2, O2 ve N2 ile ikili karışımlarındaki Xe alımları ve Xe geçirgenlikleri, Grand Canonical Monte Carlo ve Molecular Dynamics simülasyonları uygulanarak hesaplanmıştır. Metaloporfirin, hekzakarboksilat, triazin veya pirazol ligandları, dimetalik birimleri, nispeten büyük gözenek boyutları (PLD>5 Å ve LCD>10 Å), boşluk fraksiyonları (?0,8) ve geniş yüzey alanları (>2900 m2/g) içeren malzemeler Xe geri kazanımı için en yüksek performanslı Bio-MOF'lar olarak belirlenmiştir. Sonuçlarımız, Xe'nin nanogözenekli malzemelerdeki seçici adsorpsiyonunda kritik bir rol oynayan, nadiren incelenen aerojen etkileşimlerinin örneklerini göstermektedir.
Designing an in expensive and highly efficient recovery process for Xenon (Xe) is gaining importance in the development of sustainable applications. Using metal organic frameworks (MOFs) for separating Xe from anesthetic gas mixtures has been a recent topic studied rarely and superficially in the literature. In this thesis, we theoretically investigate Xe recovery performances of 43 biological MOFs (Bio-MOFs) formed by biocompatible metal cations and biological endogenous linkers. Xe uptakes and Xe permeabilities in its binary mixtures with CO2, O2, and N2 are investigated by applying Grand Canonical Monte Carlo and Molecular Dynamics simulations. Materials having metalloporphyrin, hexacarboxylate, triazine, or pyrazole ligands, dimetallic paddlewheel units, relatively large pore sizes (PLD>5 Å and LCD>10 Å), large void fractions (?0.8), and large surface areas (>2900 m2/g) are determined as top performing Bio-MOFs for Xe recovery. The results of this thesis show examples of rarely studied aerogen interactions that play a critical role in selective adsorption of Xe in nanoporous materials.
Designing an in expensive and highly efficient recovery process for Xenon (Xe) is gaining importance in the development of sustainable applications. Using metal organic frameworks (MOFs) for separating Xe from anesthetic gas mixtures has been a recent topic studied rarely and superficially in the literature. In this thesis, we theoretically investigate Xe recovery performances of 43 biological MOFs (Bio-MOFs) formed by biocompatible metal cations and biological endogenous linkers. Xe uptakes and Xe permeabilities in its binary mixtures with CO2, O2, and N2 are investigated by applying Grand Canonical Monte Carlo and Molecular Dynamics simulations. Materials having metalloporphyrin, hexacarboxylate, triazine, or pyrazole ligands, dimetallic paddlewheel units, relatively large pore sizes (PLD>5 Å and LCD>10 Å), large void fractions (?0.8), and large surface areas (>2900 m2/g) are determined as top performing Bio-MOFs for Xe recovery. The results of this thesis show examples of rarely studied aerogen interactions that play a critical role in selective adsorption of Xe in nanoporous materials.
Açıklama
Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Anahtar Kelimeler
Biyomühendislik, Bioengineering
