Естественные науки

Журнал фундаментальных
и
прикладных исследований

Моделирование сорбционных процессов на поверхности кремнезема и алюмосиликатов входящих в состав сорбента из отходов буровых работ

2017. №1, Стр. 103-111

Утюбаева Н.В. - аспирант, Астраханский государственный университет, Российская Федерация, 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, nikulshina-1976@mail.ru

Алыкова Т.В. - кандидат химических наук, профессор, Астраханский государственный университет, Российская Федерация, 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, t.alykova@mail.ru

Золотарева Н.В. - кандидат технических наук, доцент, Астраханский государственный университет, Российская Федерация, 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, zoloto.chem@mail.ru

Проведено квантово-химическое моделирование сорбционных процессов на примере фенола и его производных углеводородов (гексан, октан, изооктан, бензол, толуол, нафталин и др.), а также ионов металлов (K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, Fe и др.) на поверхности кремнезема и алюмосиликатов, входящих в состав сорбентов из отходов буровых работ. Получены энергии образования адсорбционных комплексов, вычислены частоты колебаний SiO-групп, связанных и несвязанных OH-групп в системе «сорбент - сорбат». Установлено, что адсорбция фенолов протекает за счет образования водородных связей между гидроксильными группами сорбатов и смоделированных кластеров. Полученные значения энергий адсорбции соответствуют образованию слабых водородных связей, близких к вандерваальсовым силам взаимодействия. Адсорбция ароматических углеводородов на гидратированной поверхности кластеров алюмосиликата вызвана донорно-акцепторным взаимодействием; предельных углеводородов и нафтенов происходит за счет вандерваальсовых сил взаимодействия; гидроароматических углеводородов осуществляется за счет локализации электронной плотности на изолированных участках поверхности кремнезема. Также установлено, что катионы, имеющие свободные d-орбитали, образуют прочные комплексы с замкнутой структурой алюмосиликатов при наличии на поверхности кислорода силанольных, силоксановых и мостиковых групп.

Ключевые слова: фенол и его производные, алифатические углеводороды, ароматические углеводороды, катионы металлов, кластерные модели сорбентов, отходы буровых работ «ОБР-1», адсорбционные комплексы, квантово-химические методы RHF/3-21G, B3LYP/6-311+G**, B3LYP/DZP, энерги

Читать