斜发沸石去除水中氨氮的实验与分子动力学模拟研究

发布时间：2025-05-19 23:34

　　沸石具有离子交换性能好、价格低廉和孔道排列规则等优异特点,而被广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机制是离子交换,但从微观角度探索离子交换过程的研究较少。分子动力学模拟是考察沸石离子交换性质和动力学性质的有效方法,可从原子水平对实验的过程和现象进行推演,解释实验现象和预测沸石在离子交换上的性能。本文将从实验和分子动力学模拟两个角度出发,对斜发沸石去除水中氨氮的离子交换过程进行深层次的探讨。实验方面,制备各种盐改性斜发沸石,通过吸附实验以研究不同阳离子类型斜发沸石在离子交换性能上的差异。分子动力学模拟方面,运用显式溶剂模型从原子水平计算斜发沸石骨架外的阳离子逃逸率,从而得到斜发沸石中的阳离子交换顺序。另外,探究了共存离子（Na⁺）和温度对离子逃逸率的影响。实验和分子动力学模拟方面得到的主要结论如下:（1）经Na Cl、Li Cl改性的斜发沸石对氨氮的去除能力明显提升,而KCl改性的斜发沸石则相反。另外干扰离子（Na⁺）、甘氨酸的存在以及温度的降低,都会减弱斜发沸石对氨氮的吸附能力。（2）分子动力学模拟计算后通过径向分布图、...

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【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 斜发沸石去除氨氮研究进展
        1.2.1 沸石结构和特性
        1.2.2 沸石改性方法
        1.2.3 沸石去除水中氨氮研究现状
    1.3 分子动力学模拟
        1.3.1 分子模拟概述
        1.3.2 分子动力学模拟理论基础
        1.3.3 沸石离子交换模拟的研究进展
    1.4 课题研究的目的及意义
2 实验与模拟方法
    2.1 实验仪器与材料
        2.1.1 仪器
        2.1.2 主要试剂
    2.2 实验方法
        2.2.1 天然沸石的改性处理
        2.2.2 改性沸石的表征
        2.2.3 试剂的配制与氨氮测定方法
    2.3 模拟方法
        2.3.1 模拟程序与软件
        2.3.2 模拟技术路线
3 改性斜发沸石去除水中氨氮的实验研究
    3.1 吸附实验方法
    3.2 沸石投加量对吸附氨氮的影响
    3.3 吸附动力学
    3.4 吸附等温线
    3.5 影响因素
        3.5.1 共存离子
        3.5.2 温度
        3.5.3 甘氨酸
    3.6 小结
4 斜发沸石中离子交换的分子动力学模拟
    4.1 模型和模拟参数
        4.1.1 模型的搭建
        4.1.2 力场的选择
        4.1.3 模拟细节
    4.2 结果讨论
        4.2.1 能量和温度
        4.2.2 离子分布
        4.2.3 离子交换动力学
        4.2.4 分子间相互作用能
        4.2.5 影响因素
    4.3 小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
作者简历



本文编号：4046495