محاسبه تعادل بخار-مايع-مايع براي مخلوط دوتايي آب و نرمال هگزان با استفاده از شبيه‌سازي مولكولي مونت‌كارلو

Vapor-Liquid-Liquid Equilibrium Calculation for Water and normal-Hexane binary mixture using Monte Carlo Molecular Simulation

هدف اصلي اين پژوهش بررسي تعادل‌هاي فازي به روش شبيه‌سازي مونت‌كارلو مي باشد. از بين روش‌هاي شبيه‌سازي مونت‌كارلو روش مجموعه گيبس براي اين منظور انتخاب شده است. در ابتدا تعادل‌هاي فازي بخار- مايع براي آب و نرمال هگزان خالص بررسي گرديده اند؛ براي مولكول‌هاي آب از ميدان‌هاي نيروي SPC-E، COMPASS و AMBER و براي نرمال هگزان از ميدان‌هاي AMBER، CHARM-27 و TraPPE-UA استفاده شده است و تعادل فازي اين تركيبات مورد بررسي قرار گرفته است. در نهايت از شبيه‌سازي در مجموعه گيبس براي محاسبات تعادل فازي مايع- مايع- بخار در مخلوط آب و نرمال هگزان استفاده شده است. نتايج براي مواد خالص مطابقت بسيار خوبي با داده‌هاي تجربي دارد و تعادل فازي بخار- مايع را به خوبي پيش‌بيني مي نمايد. مطابقت با داده هاي تجربي براي تعادل فازي بخار- مايع- مايع كمتر اما در حد قابل قبول است.

The main objective of this work is to study phase equilibria of pure and binary systems by application of the Monte Carlo molecular simulation method. The Gibbs ensemble method has been applied for this purpose. At first, vapor-liquid phase equilibrium of pure water and normal hexane was studied. For water molecules, the phase equilibria was studied using SPC-E, COMPASS and AMBER force fields and for the normal hexane, AMBER, CHARM-27 and TraPPE-UA force fields were used. Finally the simulation in the Gibbs ensemble was used for liquid-liquid-vapor phase equilibrium calculations for mixture of water and normal hexane. Results are in very good agreement with experimental data in pure cases while for the binaries the results fairly comparable to experimental data.