沸石具有離子交換性能好、價(jià)格低廉和孔道排列規(guī)則等優(yōu)異特點(diǎn),而被廣泛用于水中污染物氨氮的去除。已有研究表明沸石去除氨氮的主要機(jī)制是離子交換,但從微觀角度探索離子交換過程的研究較少。分子動(dòng)力學(xué)模擬是考察沸石離子交換性質(zhì)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的有效方法,可從原子水平對(duì)實(shí)驗(yàn)的過程和現(xiàn)象進(jìn)行推演,解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和預(yù)測沸石在離子交換上的性能。本文將從實(shí)驗(yàn)和分子動(dòng)力學(xué)模擬兩個(gè)角度出發(fā),對(duì)斜發(fā)沸石去除水中氨氮的離子交換過程進(jìn)行深層次的探討。實(shí)驗(yàn)方面,制備各種鹽改性斜發(fā)沸石,通過吸附實(shí)驗(yàn)以研究不同陽離子類型斜發(fā)沸石在離子交換性能上的差異。分子動(dòng)力學(xué)模擬方面,運(yùn)用顯式溶劑模型從原子水平計(jì)算斜發(fā)沸石骨架外的陽離子逃逸率,從而得到斜發(fā)沸石中的陽離子交換順序。另外,探究了共存離子（Na⁺）和溫度對(duì)離子逃逸率的影響。實(shí)驗(yàn)和分子動(dòng)力學(xué)模擬方面得到的主要結(jié)論如下:（1）經(jīng)Na Cl、Li Cl改性的斜發(fā)沸石對(duì)氨氮的去除能力明顯提升,而KCl改性的斜發(fā)沸石則相反。另外干擾離子（Na⁺）、甘氨酸的存在以及溫度的降低,都會(huì)減弱斜發(fā)沸石對(duì)氨氮的吸附能力。（2）分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算后通過徑向分布圖、...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 斜發(fā)沸石去除氨氮研究進(jìn)展
        1.2.1 沸石結(jié)構(gòu)和特性
        1.2.2 沸石改性方法
        1.2.3 沸石去除水中氨氮研究現(xiàn)狀
    1.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬
        1.3.1 分子模擬概述
        1.3.2 分子動(dòng)力學(xué)模擬理論基礎(chǔ)
        1.3.3 沸石離子交換模擬的研究進(jìn)展
    1.4 課題研究的目的及意義
2 實(shí)驗(yàn)與模擬方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與材料
        2.1.1 儀器
        2.1.2 主要試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 天然沸石的改性處理
        2.2.2 改性沸石的表征
        2.2.3 試劑的配制與氨氮測定方法
    2.3 模擬方法
        2.3.1 模擬程序與軟件
        2.3.2 模擬技術(shù)路線
3 改性斜發(fā)沸石去除水中氨氮的實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 吸附實(shí)驗(yàn)方法
    3.2 沸石投加量對(duì)吸附氨氮的影響
    3.3 吸附動(dòng)力學(xué)
    3.4 吸附等溫線
    3.5 影響因素
        3.5.1 共存離子
        3.5.2 溫度
        3.5.3 甘氨酸
    3.6 小結(jié)
4 斜發(fā)沸石中離子交換的分子動(dòng)力學(xué)模擬
    4.1 模型和模擬參數(shù)
        4.1.1 模型的搭建
        4.1.2 力場的選擇
        4.1.3 模擬細(xì)節(jié)
    4.2 結(jié)果討論
        4.2.1 能量和溫度
        4.2.2 離子分布
        4.2.3 離子交換動(dòng)力學(xué)
        4.2.4 分子間相互作用能
        4.2.5 影響因素
    4.3 小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷



本文編號(hào)：4046495