Estudio de Simulación de Dinámica Molecular sobre las Características de Adsorción de Ilita para Hg
Autores: Guo, Zhengchao; Wang, Biao; Tang, Xin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Estudio de Simulación de Dinámica Molecular sobre las Características de Adsorción de Ilita para HgCategoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
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El área del embalse de las Tres Gargantas del río Yangtsé ha formado vastas zonas de caída fluvial como resultado de sus operaciones periódicas de almacenamiento de agua y descarga de inundaciones, y los principales componentes de esta área son arcillas sueltas cuaternarias. Es importante estudiar las características microscópicas de los minerales de arcilla en estas zonas de caída y sus propiedades de adsorción de Hg para guiar la seguridad ambiental de las zonas de caída en el área del embalse de las Tres Gargantas. En este contexto, los autores de este artículo utilizaron experimentos de difracción de rayos X (XRD) para revelar las principales composiciones minerales de arcilla en las zonas de caída y luego construyeron las estructuras de modelos moleculares de los minerales de arcilla basándose en la teoría de dinámica molecular y estudiaron en profundidad las características de adsorción de estos minerales de arcilla con Hg. Los resultados muestran que los principales minerales de arcilla en la zona de caída del embalse de las Tres Gargantas incluyen ilita, capa mixta de ilita y capa mixta verde, en la que el contenido de ilita varía del 21% al 54%. Tomando la ilita como objeto de estudio, el calor de adsorción de Hg en la ilita varió de 14.83 kJ·mol a 31.92 kJ·mol, lo que es una adsorción física. El calor de adsorción fue principalmente afectado por el contenido de agua y tuvo poca relación con la temperatura. Con el aumento gradual del contenido de agua, el calor de adsorción disminuye gradualmente. La cantidad de adsorción de Hg, por otro lado, se ve afectada conjuntamente por el contenido de agua y la temperatura y disminuye con el aumento del contenido de agua y la temperatura; bajo condiciones ambientales naturales (P = 0.1 Mpa), las características de adsorción de Hg en la ilita cambian con el cambio en el contenido de agua. Cuando el contenido de agua estaba entre el 0% y el 6.95%, el aumento del contenido de agua llevó a un aumento en el espaciamiento interlaminar de la ilita, y la adsorción de Hg en la ilita estaba en un estado de monocapa, con los picos de adsorción ubicados entre 4.5 y 5.5 Å. Cuando el contenido de agua aumentó del 6.95% al 13.90%, el espaciamiento de capas de la ilita alcanzó el máximo, y la adsorción de Hg en la ilita pasó de una monocapa a una bicapa, con los picos de adsorción ubicados entre 5 Å y 9-10 Å, respectivamente. Cuando el contenido de agua se incrementó aún más del 13.90% al 20.85%, el aumento del contenido de agua en cambio llevó a una ligera disminución en el espaciamiento de capas de la ilita, mostrando una tendencia a pasar de una capa de adsorción bicapa a una monocapa, lo que al mismo tiempo cambió el número de capas de adsorción de Hg; el estudio también reveló que la interacción entre la ilita y el Hg estaba regulada por fuerzas de van der Waals y Coulomb, mientras que el aumento de la temperatura promovió la difusión de Hg, y un aumento en el contenido de agua inhibió la difusión de Hg. En resumen, estos hallazgos proporcionan un valioso apoyo teórico para resolver el problema de la contaminación por Hg en la zona de declive del embalse de las Tres Gargantas.
Descripción
El área del embalse de las Tres Gargantas del río Yangtsé ha formado vastas zonas de caída fluvial como resultado de sus operaciones periódicas de almacenamiento de agua y descarga de inundaciones, y los principales componentes de esta área son arcillas sueltas cuaternarias. Es importante estudiar las características microscópicas de los minerales de arcilla en estas zonas de caída y sus propiedades de adsorción de Hg para guiar la seguridad ambiental de las zonas de caída en el área del embalse de las Tres Gargantas. En este contexto, los autores de este artículo utilizaron experimentos de difracción de rayos X (XRD) para revelar las principales composiciones minerales de arcilla en las zonas de caída y luego construyeron las estructuras de modelos moleculares de los minerales de arcilla basándose en la teoría de dinámica molecular y estudiaron en profundidad las características de adsorción de estos minerales de arcilla con Hg. Los resultados muestran que los principales minerales de arcilla en la zona de caída del embalse de las Tres Gargantas incluyen ilita, capa mixta de ilita y capa mixta verde, en la que el contenido de ilita varía del 21% al 54%. Tomando la ilita como objeto de estudio, el calor de adsorción de Hg en la ilita varió de 14.83 kJ·mol a 31.92 kJ·mol, lo que es una adsorción física. El calor de adsorción fue principalmente afectado por el contenido de agua y tuvo poca relación con la temperatura. Con el aumento gradual del contenido de agua, el calor de adsorción disminuye gradualmente. La cantidad de adsorción de Hg, por otro lado, se ve afectada conjuntamente por el contenido de agua y la temperatura y disminuye con el aumento del contenido de agua y la temperatura; bajo condiciones ambientales naturales (P = 0.1 Mpa), las características de adsorción de Hg en la ilita cambian con el cambio en el contenido de agua. Cuando el contenido de agua estaba entre el 0% y el 6.95%, el aumento del contenido de agua llevó a un aumento en el espaciamiento interlaminar de la ilita, y la adsorción de Hg en la ilita estaba en un estado de monocapa, con los picos de adsorción ubicados entre 4.5 y 5.5 Å. Cuando el contenido de agua aumentó del 6.95% al 13.90%, el espaciamiento de capas de la ilita alcanzó el máximo, y la adsorción de Hg en la ilita pasó de una monocapa a una bicapa, con los picos de adsorción ubicados entre 5 Å y 9-10 Å, respectivamente. Cuando el contenido de agua se incrementó aún más del 13.90% al 20.85%, el aumento del contenido de agua en cambio llevó a una ligera disminución en el espaciamiento de capas de la ilita, mostrando una tendencia a pasar de una capa de adsorción bicapa a una monocapa, lo que al mismo tiempo cambió el número de capas de adsorción de Hg; el estudio también reveló que la interacción entre la ilita y el Hg estaba regulada por fuerzas de van der Waals y Coulomb, mientras que el aumento de la temperatura promovió la difusión de Hg, y un aumento en el contenido de agua inhibió la difusión de Hg. En resumen, estos hallazgos proporcionan un valioso apoyo teórico para resolver el problema de la contaminación por Hg en la zona de declive del embalse de las Tres Gargantas.