پ۲۹۷۸۴
per
شبيه‌سازي ديناميک مولکولي جداسازی یون‌های نیتریت و نیترات از محلول‌هاي آبي با استفاده از غشاء مکسین نوع Ti3C2
زهرا توکلی
۶۱ص.
سی دی
کارشناسی ارشد
شیمی-پدیده های انتقال
۱۴۰۲/۰۶/۲۸
آب سالم برای تمام بخش‌های زندگی ضروری می‌باشد. از نوشیدن تا کشاورزی و از تامین انرژی تا تولید صنعتی همه به آب نیازمند هستند. نمک‌زادیی آب که یک روش قابل اعتماد برای تامین آب شرب و یک راه حل مناسب است و همچنین روش فیلتراسیون غشایی در تصفیه فاضلاب‌ها در سال اخیر افزایش چشمگیری داشته است، روش فيلتراسيون غشايي در تصفيه فاضلاب شامل جداسازي يا حذف مواد دانه‌اي و کلوئيدي از فاز مايع است فرآيندهاي غشايي با دارا بودن مزايايي مانند کاهش مصرف انرژي، انتقال جرم، حذف مواد جامد بدون ماده منعقد‌کننده، فضاي موردنياز بسيار کم نسبت به فرآيند متعارف تصفيه، راندمان بالا و سهولت کاربرد، از اهميت به‌سزايي برخوردار هستند. غشاهای مورد استفاده در خالص سازی آب پایداری شیمیای و حرارتی خوبی داشته باشند. وهمچنین میزان تراوایی آب و میزان جداسازی آلاینده ها ، پارامترهای مهم در تعيين عملکرد خالص‌سازي آب با استفاده از غشاهای کاربیدهای فلزات واسطه دو بعدی مکسینMXene مي‌باشند. یکی از رایج‌ترین آلاینده‌های آنیونی موجود در آب‌های سطحی و زیرزمینی نیترات‌ها و نیتریت‌ها هستند و طبق اطلاعیه آژانس حفاظت از محیط زیست ، آب آشامیدنی نباید دارای بیش از 10 میلی‌گرم در لیتر نیترات داشته باشد آب با مقادیر کمتر از 10 میلی‌گرم در لیتر نیترات برای آشامیدن ایمن می‌باشد. در این پژوهش جداسازی یون های نیتریت و نیترات از محلول های آبی با استفاده از غشای مکسین(MXene) از نوع Ti3C2 و صفحه گرافنی با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی تحت شرایط مرزی ثابت با بیست میلیون گام زمانی fs 5/0 در گروه NVE به ترتیب برای ns 20 در واحد real با استفاده از نرم افزار لمپس (LAMMPS) انجام شده است. در این مطالعه پارامترهای مختلف مانند اندازه منافذ، ساختارمکسین، ویژگی‌های حفره‌ها، فشار اعمالی، شار و غیره بررسی شد. به منظور بررسی حذف آلاینده‌ای سمی از آب ، شارآب، پتانسیل نیروی میانگین (PMF)، توزیع مولکو‌های آب ( RDF) و چگالی مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد با افزایش فشار مقدار نفوذ از غشاء افزایش می¬یابد، شبیه سازی مولکول های آب در فشار 1 بار تا 4 بار با اختلاف 5/0 و در فشارهای 10 تا 15 بار انجام گرفت. مشاهده شد که با اعمال فشار به سلول شبیه‌سازی،.تعداد مولکول‌های آبی که در مقابل غشا تجمع کرده‌اند کمتر می‌شود، چون به سرعت از غشاء عبور می‌کنند،که نشان‌دهنده تاثیر مثبت افزایش فشار در میزان جداسازی مولکول‌ها است.در این مطالعه علاوه بر نمک‌زدایی بسیار بالا، تراوایی بسیار بالای غشاهای مکسین در عبور از مولکول‌های آب نیز به طور قابل توجهی ارتقا یافت. در واقع تراوایی این غشا چندین برابر بیشتر از غشاهای موجود در صنعت می‌باشد. به طوری که غشاهای مکسین، که حداقل از دو لایه تشکیل شده اند، قادر به دفع یون‌ها با موفقیت 100 % هستند.
توکلی،
زهرا
تهیه کننده
عرفان‌نیا،
زمین‌پیما،
حمید
اسماعیل
استاد راهنما
استاد مشاور
تبریز
