离子水化的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法在 2 98 1 5K及无限稀释条件下对Li+、Na+、K+、F- 、Cl- 5种单个离子的水化现象进行研究 模拟得到了离子溶液体系一幅清晰的微观物理图像 ,阳离子周围的水分子以氧来靠近阳离子 ,而阴离子周围的水分子则以其中某一个氢来逼近阴离子 提出了一个“水化因子”的新概念来定量地表征离子水化的强弱 ,阳离子水化的强弱顺序为Li+>Na+>K+ 阴离子水化强弱顺序为F- >Cl- 对于水化作用较强的Li+,其虽有第二配位圈 ,但并无水化 离子的Pauling半径大小是决定离子水化强弱的关键因素 。

高温及超临界条件下MgCl_2与CaCl_2水溶液中离子水化与缔合的量子化学计算

对NaCl等碱金属水溶液的研究表明 ,室温条件下 ,离子在溶液中以水合形式存在 ,而在高温及超临界时 ,阴阳离子将结合成为离子对 .采用量子化学计算 ,研究了MgCl2 与CaCl2 水溶液中水化与缔合的情况 .通过Gaussian 98软件包计算了阳离子的水化自由能以及离子对的生成能 ,从而获得水合离子与离子对的热力学稳定性及其随温度、压力的变化情况 .通过比较热力学稳定性 ,考察了两种溶液中水化与缔合的变化情况 .研究结果表明 ,MgCl2 与CaCl2 水溶液中离子水化与缔合的变化趋势与碱金属溶液基本一致 ,但是存在一个过渡区域 ,该区域内离子对与水合离子共存 ,因此需要采用不同于碱金属溶液的方法处理MgCl2 与CaCl2 水溶液 .

离子水化过程的核磁共振研究——二-(2-乙基己基)膦酸-长链醇-煤油-水体系

本文利用无水皂化萃取剂加水生成微乳状液研究离子水化的新方法,研究了酸性膦酸酯D2EHPA(碱金属盐)-ROH-煤油-水体系中,通过对水质子化学位移变化的规律来研究碱金属的水合作用,所得结果与环烷酸体系相似。当[M^(+)]/[H_(2)O]从100/1向1/100变化时,可以看到配位水的化学位移比缔合水(即正常液体水)向低场移动近2ppm,这比通常在浓盐水溶液中观察到的差值提高了一个数量级。当[M^(+)]/[H_(2)O]大于100/1时,配位水的化学位移随阳离子不同而趋于不同的极限值,其顺序为NH4+(6.76)>Li^(+)(6.60)>Na^(+)(5.96)>K^(+)(5.40)。从不同体系NMR图峰形和半高宽度Δv_(1/2)的变化,可以观察到阴离子的结构和组成对离子的水化作用有较大的影响。有关阴离子水合情况的研究工作正在进行中。

基于层间阳离子水化的黑棉土黏土矿物膨胀研究

为了分析黑棉土的吸水膨胀特性,采用X射线荧光光谱(XRF)和X射线衍射(XRD),测试了黑棉土的化学成分和矿物组成,应用SPC/E位能模型、UFF力场、电荷平衡(QEq)算法和周期性边界,建立了蒙脱石晶胞模型,模拟了黏土矿物的层间阳离子水化.结果表明,黑棉土中的黏土矿物主要为蒙脱石(32.6%),以及少量的伊/蒙混层矿物(10.9%)、伊利石(2.3%)和高岭石(1.5%).黑棉土的高膨胀潜势来自于土壤中高镁离子含量和高钠离子含量的蒙脱石对水分子的强大吸附性能.黑棉土中的交换性钠离子含量仅有3.73%,但其提高了黏土对水分子的吸附能力,并加速了镁离子(47.1%)和钙离子(4.78%)的水化.差分自由膨胀率可以作为黑棉土胀缩潜势的分类指标.

离子水化新模型和水化能的计算

本文根据静电理论和晶体场理论将金属离子的水化分为水合和水溶剂化两个过程．水化能主要决定于这两个过程的能量变化，并由此推得水化能的计算公式．计算结果与实验值基本相符，从而证明这一模型是合理的．

用人工神经网络预测金属离子水化能

对金属离子水化能及其结构之间的关系进行了探讨,通过神经网络方法对其结构和性能关系建模发现,所建网络整体性能稳定,预测准确度高,所采用的几个重要的输入参数都能用人工神经网络的不同方法很好地预测金属离子水化能,且比传统的多元线性回归方法有较好的预测能力.

应用隔膜电解法实验测定硫酸根和硝酸根离子水化数

在电解质水溶液中离子水化是普遍现象，电解质溶液的静态和动态性质以及离子的电极过程都与离子的水化作用有关。定量研究离子水化作用的方法之一是测定离子水化数。本文应用隔膜电解法测定了SO4^2-和NO^3-离子的水化数。

水化学离子对溶解有机物三维荧光光谱影响及分类预处理方法

三维荧光光谱在水环境原位监测领域具有广阔的应用前景。但由于其预处理方法简单,不能完全排除水环境中水化学离子的干扰,会降低水质识别结果的准确性。目前尚无相关研究对这种干扰情况进行分类。为定量解释天然水环境中水化学离子对溶解性有机质(DOM)荧光特性的干扰,本研究以腐殖酸为研究对象,设置不投加离子为对照,其他样品中分别投加3种离子浓度(1-100mg·L^(-1))的9种水化学离子(Na^(+)、 Cl^(-)、 NO_(3)^(-)、 Ca^(2+)、 Mg^(2+)、 K^(+)、 CO_(3)^(2-)、 HCO_(3)^(-)、 SO_(4)^(2-))。通过平行因子法和区域积分法对不同离子浓度下DOM荧光光谱数据进行解析,得到水化学离子对DOM荧光特性(荧光区域积分、组分最大荧光强度、荧光参数)的影响。根据对荧光特性的影响程度,采用系统聚类分类方法,将水化学离子的干扰作用分为三类:第一类(10、 100 mg·L^(-1)CO_(3)^(2-)),增强;第二类(10、 100 mg·L^(-1)SO_(4)^(2-)和100 mg·L^(-1)NO_(3)^(-)),减弱;第三类(1、 10 mg·L^(-1)NO-3、未添加离子、 1 mg·L^(-1)CO_(3)^(2-)、SO_(4)^(2-)和1、 10、 100 mg·L^(-1)Ca^(2+)、 Mg^(2+)、 K^(+)、 HCO_(3)^(-)、 Na^(+)、 Cl^(-)),无显著影响。结果表明,当天然水环境中的水化学离子属于第三类离子时,可采用三维荧光光谱进行水环境监测。在其他情况下,应优先考虑在预处理过程中去除水化学离子干扰的方法,例如离子回旋共振质谱法等;或者加强三维荧光光谱技术与其他技术的联合,在减少单一技术局限性的同时,获得更全面的信息。该研究为还原真实荧光光谱提供了数据基础,为三维荧光与其他技术的联合应用提供科学依据。

钾、钠、氯离子水化现象的分子动力学模拟

用Material Studio软件包中的COMP ASS力场提供的9/6 Lennard-Jones势能模型,分别模拟298 K,密度为1.0 g/cm^3的水溶液中K^+、Na^+、Cl^-水化现象的分子动力学和水分子配位的微观结构。发现阳离子周围的水分子以氧原子去靠近阳离子,而阴离子周围的水分子则以其中的一个氢原子去靠近阴离子,并获得了K^+、Na^+、Cl^-的径向分布函数和配位数曲线。计算得到的K^+、Na^+、Cl^-的水化数分别为2.53、3.64、3.66,它们的水化半径分别为0.272nm、0.299 nm、0.316 nm,自扩散系数分别为1.98×10^(-5)cm^2s^(-1)、1.04×10^(-5)cm^2s^(-1)、2.08×10^(-5)cm^2s^(-1)。结果表明,3种离子的水化能力顺序为:Cl^->Na^+>K^+,自扩散系数的计算值与实验值吻合较好。K^+、Na^+、Cl^-在海水中广泛存在,本文的研究结果可为海水资源的高效开发利用提供一定的理论基础。

镧系金属离子的水化能

一、水化能公式离子水化能是重要的热化学数据,前人曾作过很多研究。非惰气构型阳离子的水化能L,可表示为纯离子型水化能L_i和离子水化极化能L_p之和.

氯化钾溶液中离子水化的分子动力学模拟

使用Material Studio软件包中的COMPASS力场,采用分子动力学模拟的方法研究了温度为298.15 K时,浓度分别为1.065 mol/L、2.140 mol/L、3.129 mol/L的氯化钾溶液中离子水化的微观结构和动力学性质。发现浓度对离子近程水化的结构有一定的影响,随着溶液浓度的增加O-O径向分布函数变化显著,高浓度时水分子周围不再有明显的第二配位圈。K^+和Cl^-的离子配位数、离子水化数、水化半径都随着浓度的增加逐渐减小。而溶液浓度的增加,加剧了离子微观反向运动的振荡,导致离子的自扩散系数降低。本文的研究结果为海水提取氯化钾技术的发展奠定了一定的理论基础。

无机水化学离子在实验流域降雨径流过程中的响应及其示踪意义

为研究无机水化学离子在降雨径流示踪中的可能性,在实验流域实测降雨、地面径流、壤中流、地下水径流过程和流域内17个测孔的地下水过程中,施测了Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Cl-,SO42-,HCO3-+CO32-,NO3-,F-,NH4-,PO42-,SiO2和pH,EC,18O的同步过程,还施测了少数土壤水水样。结果是:①在Ca2+与Cl-/SO42-和EC与Na+/(Na++Ca2+)的关系中以及除NO3-,NH4-,PO42-外的所有离子,都可识别出上述各种径流组分;②径流离子过程均与降雨离子过程相仿,随径流组分从地面到地下而渐趋坦化;③除个例外,离子浓度过程均以降雨为最小并从地面径流到地下水径流渐次增大;④降雨和地下水离子过程表现为径流离子过程的两端元;⑤在降雨和各径流组分中,18O过程与大部分离子过程有一定的同步性。从以上结果认为,降雨并不是流域径流离子输出的主要来源,然而却是形成它的主要控制因素。此外,有关试验结果还对应用Cl-进行地下水补给的估算方法提出了问题。

上海市地下水矿化度与水化学离子浓度间的耦合关系

为提升上海市地下水环境质量,探讨了上海市经济快速发展时期(2001—2013年)全市潜水含水层及第Ⅱ~Ⅴ承压含水层地下水矿化度与Na^+,Ca^(2+),Mg^(2+),Cl^-,SO_4^(2-),HCO_3^-,NO_3^-,NO_2^-,NH_4^+,TFe,Mn^(2+)浓度之间的耦合关系,发现各含水层地下水矿化度与不同离子浓度的空间分布之间具有一定规律性,不同含水层矿化度与不同种类离子浓度之间存在显著正相关或者负相关.鉴于矿化度与各水化学离子之间的相互关系在一定程度上反映了地下水的成因,因此,矿化度是反映地下水环境质量演化趋势的优良指标之一.

双酚A型环氧树脂的非离子性亲水化修饰研究

为减少生产及施工中有机溶剂的使用,通过两步反应,获得了聚乙二醇-600(PEG-600)与双酚A型环氧树脂以共价键连接的新型树脂,并通过红外光谱法对其进行了表征。该新型树脂兼顾了非离子性,不带电荷与可溶解于水,稳定性好的特点。

浮选调浆过程金属阳离子对煤油/水界面张力的影响

为了探究金属阳离子在煤油/水界面扩散机制及其对油/水界面张力的影响规律,试验利用分子动力学模拟、界面静力学平衡分析和高速摄像动态采集测试技术,研究了不同浓度和离子价态的Na^(+)、Mg^(2+)和Al^(3+)在煤油/水界面迁移规律与对煤油/水界面张力的影响机制。界面张力测试分析结果表明离子溶液与煤油间的界面张力随离子价态的增加而降低。同时分子动力学模拟与静力学分析的结果表明煤油在油/水界面表现出两亲性,其中羟基朝向水分子,而烷基链朝向煤油分子。进入煤油分子空隙的水分子数量随水中离子数量的增加而增加。油滴等效直径随离子价态的增加而增加,油滴需要更多的内能突破油/水界面的表面能,导致油滴体积增大,即d_(Al^(3+))>d_(Mg^(2+))>d_(Na^(+))。试验研究结果为浮选过程中及时调整金属阳离子种类及浓度,消除不利于浮选性能的金属离子,提高浮选效率提供了一定的理论支撑。

海康盐场井水化离子与地震关系初探

本文对广东省海康盐场339~#深井8年来的水化观测资料进行了初步分析,认为该井Cl^-含量和Ca^(++)+Mg^(++)合量的正常动态是稳定型的,它们与气象等外界因素影响无明显关系,对一定范围内的地震活动具有震兆显示能力。

离子极化和离子水化能

近年来,随着离子交换、离子选择性电极和电渗析等新技术的发展,离子在水溶液中的行为正日益受到重视和研究,离子水化能就是其中重要的方面之一.离子水化能是气态离子溶于大量水中成为无限稀释溶液时释放的能量。

纳米受限下溶质水化结构的分子模拟(英文)

利用分子动力学模拟研究了五种不同种类的溶质分子(K+,Mg2+,Cl-,K-和K0)在直径为0.60-1.28 nm的纳米碳管内的水化结构.模拟结果揭示了单电荷溶质、双电荷溶质和中性溶质在受限条件下具有不同的水化行为.单价溶质的配位数只有在直径不大于0.73 nm的纳米碳管内才会明显减少.和带有电荷的溶质不同,中性溶质的配位数对纳米碳管直径的改变非常敏感,并且随着管径的减小而迅速减少.模拟结果还表明带单价正电荷的溶质(K+)第一配位层水分子的取向结构会随着纳米碳管直径的改变发生变化,而其他溶质配位层取向结构在本文所涉及的纳米碳管内都几乎和体相中一致.在直径大于1.0 nm的纳米碳管中,K+的配位层取向结构有序度随着管径的减小而单调下降,但是在直径小于1.0 nm的纳米碳管中,随着碳管管径的减小而迅速上升.在两个最窄的纳米碳管内,其结构有序度甚至高于体相.双电荷溶质的水化结构在本文所研究的碳管直径范围内和体相完全一致,即使在直径只有0.6 nm的碳管内也无任何改变.

离子液体C3MIBF4和C5MIBF4溶解焓的研究

在298.15K下利用等温环境溶解反应热量计测定了离子液体C3MIBF4(四氟硼酸1-甲基-3-丙基咪唑)和C5MIBF4(四氟硼酸1-甲基-3-戊基咪唑)不同浓度水溶液的摩尔溶解焓(ΔsHm).借助Pitzer电解质溶液理论,得到了它们的标准摩尔溶解焓(ΔsHm)和Pitzer焓参数:βM(0X)L和βM(1X)L,并计算了表观相对摩尔焓.根据Glasser理论计算了离子液体晶格能,进而估算了离子液体C5MIBF4和C3MIBF4中正离子的水化焓分别为-171kJ·mol-1(C5MI+)和-207kJ·mol-1(C3MI+).

银离子消毒剂发生机理的研究

应用电化学方法对银离子消毒剂的发生机理进行了研究,以纯银丝制成专用电极,利用恒流电解原理,可以在1小时内产生20mg/L的消毒液250ml,并对发生装置的可操作性能作了全面的研究,使之具有自动定时和自动保护的功能。