دانلود مقاله ترجمه شده گرافن عاملدار شده به عنوان غشاء نانوساختار برای حذف مس، جیوه از محلول آبی: مطالعه شبیه سازی دینامیک مولکولی

چکیده

هدف از پژوهش حاضر، بررسی حذف مس و جیوه با استفاده از گرافن عاملدار شده به عنوان غشاء نانوساختار بود. روش شبیه سازی دینامیک مولکولی به منظور بررسی توانایی حذف این یون ها از محلول های آبی با استفاده از غشاء گرافن عاملدار شده استفاده شد. سیستم های مورد مطالعه شامل یک غشای گرافن عاملدار شده بود که در محلول های یونی آبی CuCl2 و HgCl2 قرار داده شد. یک میدان الکتریکی خارجی در امتداد محور Z سیستم استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از میدان الکتریکی بر روی سیستم باعث می شود یون های مطلوب از طریق غشای گرافن عاملدار شده منتقل شوند. منافذ فلوئوردار (منافذ f) انتهای گرافن به صورت انتخابی یون های Cu2+ و Hg2+ را هدایت می کنند. محاسبه پتانسیل نیروی میانگین یون ها نشان داد که یون های Cu2+ و Hg2+ با یک سد انرژی نسبتا کوچک روبرو هستند و نمی توانند از طریق منافذ Fگرافن عبور کنند مگر اینکه یک میدان الکتریکی خارجی بر آن ها اعمال شود. در مقابل، سد انرژی برای یون Cl^- بزرگ بود و نمی تواند از طریق منافذ Fگرافن عبور کند. یافته های این مطالعه نشان می دهد که نفوذ یون ها در سراسر گرافن تابعی از میدان های الکتریکی اعمال شده بود. یافته های مطالعه حاضر بر اساس آنالیز دقیق و در نظر گرفتن پتانسیل نیروی میانگین منحنی های تابع توزیع شعاعی می باشد.

1- مقدمه

آلودگی آب با فلزات سنگین معضلی جدی در سراسر جهان در طول دهه گذشته در نظر گرفته می شود. برخی از فلزات سنگین می توانند برای زندگی بشر سمی و مضر باشند. برخی از فاضلاب های صنعتی ممکن است حاوی فلزات سنگین سمی باشند. عناصری که برای انسان و محیط زیست سمی هستند در محدوده مس، جیوه، کروم، سرب، منگنز، کادمیوم، نیکل، روی تا آهن می باشند. غلظت این گونه فلزات سنگین فراتر از حد مجاز در فاضلاب افزایش می یابد و باید از فاضلاب حذف شوند زیرا این فلزات سنگین می توانند باعث بسیاری از مشکلات نگران کننده در آب شوند. از این رو، برای جلوگیری از افزایش این فلزات فن آوری ها و اقدامات مختلف باید انجام شود. روش های تجربی که ممکن است برای خارج کردن فلزات سنگین اعمال شوند شامل رسوب، لخته سازی، تبادل یونی، اسمز معکوس [1-3]، عملیات الکتروشیمیایی و درمان بیولوژیکی می شوند. روش دیگری که ممکن است در نظر گرفته شود استفاده از فن آوری غشاء نانوساختار است. غشاء نانوساختار برخی از فن آوری ها را برای جداسازی یون ها ارائه می دهد. شار در سراسر یک غشاء بر اساس اندازه منافذ ایجاد شده در غشاء افزایش می یابد....