煤气化灰渣渗滤液中重金属离子吸附去除的分子动力学模拟

刘倩如; 黄淄博; 周文静; 郝南京; 魏进家; 张浩; 田佰起

doi:10.13247/j.cnki.jcumt.20240604

中国矿业大学学报 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (03) : 512 -523. DOI: 10.13247/j.cnki.jcumt.20240604

煤气化灰渣渗滤液中重金属离子吸附去除的分子动力学模拟

刘倩如, 黄淄博, 周文静, 郝南京, 魏进家, 张浩, 田佰起

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摘要

煤气化灰渣中的重金属离子对生态环境及人类健康存在严重潜在危害,亟需开发高效的处理方法.碳纳米管（CNTs）具有比表面积大、稳定性高和吸附性能好等优势,通过特定官能团的改性处理可进一步提高其对污染物的去除效果.本研究利用分子动力学模拟方法,探讨了羧基功能化单壁碳纳米管（CNT—^COO-）对煤气化灰渣污染水体中Cu²⁺和Cd²⁺重金属离子的吸附行为.模拟结果表明:在重金属混合离子体系中,一次性加入足量碳纳米管对重金属离子表现出较好的整体去除效果.为深入评估吸附机制,本研究还分析了不同官能团覆盖率和溶液温度对吸附过程中径向分布数密度、均方位移等参数的影响.研究发现:官能团覆盖率为25%的功能化碳纳米管能够在0.1mol/L离子浓度下稳定吸附重金属离子,且在混合体系中对Cu²⁺的吸附性能更优.随离子初始浓度增加,CNT—^COO-对重金属离子的吸附量增加,但其吸附的相对比例逐渐降低.本研究结果为功能化碳纳米管用于重金属离子污染的吸附去除提供了重要参考,同时也为碳基吸附剂的改性研究奠定了理论基础.