有机分子在煤表面吸附特性的分子动力学模拟研究

发布时间：2023-05-18 05:09

　　目前煤化工废水排放量大、涉及面广,对环境危害严重。煤、炭及氧化石墨烯对煤化工废水中有机污染物有良好的吸附性,常用作吸附剂去除废水中的有害物质。吸附剂表面含氧官能团对吸附废水中有机污染物有着显著影响,多数吸附剂表面含氧官能团复杂多样,含氧官能团对有机污染物的吸附作用机理尚未明确。同时,利用煤化工废水制备水煤浆是一种经济易行的废水资源化利用方法,既能解决煤化工废水的污染治理问题,又不会降低煤粉的使用价值,也不涉及吸收剂的再生问题。煤化工废水制水煤浆时,废水中的内含物质在煤表面吸附后,会对添加剂在煤表面的吸附造成影响,进而影响水煤浆成浆性。针对以上情况,本文分两部分进行研究。(1)由于酚类在煤化工废水中含量较多,本文采用石墨烯基底作为煤、炭等吸附剂的模型,分别采用羧基、羟基和羰基对基底进行修饰,利用分子动力学模拟方法,研究苯酚在不同含氧官能团改性吸附剂基底上的吸附过程。从范德华作用、静电相互作用、π-π相互作用、氢键作用、相互作用能等方面,探讨不同含氧官能团对吸附苯酚的影响。(2)采用实验和分子动力学模拟手段,以去离子水环境为参照,研究了煤化工废水有机组分四类代表性物质(喹啉、苯酚、乙酸、5...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 煤化工废水污染现状及危害
    1.3 国内外化工废水处理方法
    1.4 吸附法处理化工废水
        1.4.1 吸附处理废水中有机物的研究进展
        1.4.2 表面含氧官能团对吸附过程的影响
        1.4.3 分子动力学模拟的应用
    1.5 含氧官能团对吸附过程影响的研究内容及意义
    1.6 水煤浆技术
        1.6.1 水煤浆简介
        1.6.2 废水制水煤浆技术
        1.6.3 添加剂对水煤浆成浆性的影响
        1.6.4 化工废水中有机物对煤-添加剂吸附的影响
        1.6.5 实验结合MD模拟的研究方法
    1.7 废水中有机物影响煤-添加剂吸附特性的研究内容及意义
    1.8 研究内容总结
第2章 实验与分子动力学模拟
    2.1 实验材料及方法
        2.1.1 实验材料的准备及性质
        2.1.2 实验过程
    2.2 主要实验仪器
    2.3 分子动力学模拟基本原理
        2.3.1 力场
        2.3.2 牛顿运动方程
        2.3.3 周期性边界条件
        2.3.4 系综
        2.3.5 控温控压方法
        2.3.6 计算时间及步长
    2.4 本章小结
第3章 吸附剂表面含氧官能团对苯酚吸附特性的分子动力学模拟
    3.1 引言
    3.2 MD模拟建模与方法
    3.3 相互作用能
    3.4 吸附平衡后的苯酚分布特性
    3.5 吸附体系中氢键的作用
    3.6 吸附体系中各类物质密度分布
        3.6.1 苯酚的密度分布
        3.6.2 水分子的密度分布
    3.7 本章小结
第4章 煤化工废水中有机成分对煤表面吸附添加剂特性的影响
    4.1 引言
    4.2 分子动力学模拟及方法
    4.3 不同溶液环境下添加剂在煤表面的吸附性能测定
        4.3.1 添加剂浓度标准曲线
        4.3.2 添加剂等温吸附曲线
    4.4 煤表面与添加剂的相互作用能
    4.5 吸附构型
    4.6 密度分布
    4.7 添加剂与煤分子间相互作用分析
    4.8 不同溶液中添加剂的迁移率
    4.9 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果
致谢



本文编号：3818737