CC BY
12024
Постерный доклад
ДВОЙНЫЕ СЛОИСТЫЕ ГИДРОКСИДЫ КАК АДСОРБЕНТЫ АНИОНОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
Природные глинистые минералы широко используются в качестве адсорбентов для очистки воды от катион-ных радионуклидов. В то же время остается актуальной задача поиска эффективных адсорбентов радионуклидов в анионный форме. Двойные слоистые гидроксиды и, в частности, цементные AFm-фазы являются одним из основных кандидатов на эту роль. В работе с использование метода классической молекулярной динамики с силовым полем ClayFF [1] изучено взаимодействие хлор-, иод- и селен-содержащих AFm-фаз с водными растворами [2-4]. Вычислена диффузионная подвижность и свободная энергия адсорбции анионов радионуклидов в поровом и межслоевом пространстве. Рассматривалась базальная поверхность (001) AFm-фаз на границе с растворами CsCl и CsI. Показано, что анионы хлора и иода при адсорбции образуют внутрисферные комплексы с образованием водородных связей с поверхностными гидроксилами. Вычисленные свободные энергии адсорбции анионов хлора и иода составляют -2,75 и -1,58 ккал/моль соответственно. Также анионы хлора имеют меньший коэффициент поверхностной диффузии по сравнению с анионами иода, что свидетельствует о их более высокой аффинности связывания.
Для изучения диффузии оксианионов селена с использованием метода молекулярной динамики разработан классический потенциал взаимодействия, позволяющий изучать его свойства как в водных растворах, так и в структуре отдельных минералов. Потенциал основан на квантово-химических расчетах в модели с неявным растворителем и совместим с силовым полем ClayFF. Колебания углов и связей описываются гармоническим потенциалом, межчастичное взаимодействие описывается потенциалами Леннард-Джонса и Кулона. Для верификации модели рассчитаны свободные энергии сольватации селенат- и селенит-анионов, а также их коэффициенты диффузии в водном растворе. Указанные параметры хорошо согласуются с известными экспериментальными данными.
Исследование осуществлено в рамках Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ. Литература:
[1] R. Cygan, J. Greathouse, and A. Kalinichev, Advances in ClayFF molecular simulation of layered and nanoporous materials and their aqueous interfaces, The Journal of Physical Chemistry C, 125(32), p. 17573-17589, (2021).
[2] A. Glushak., E. Tararushkin, G. Smirnov, A.G. Kalinichev, Molecular dynamics simulation of hydrocalumite as adsorbent for anionic radionuclides, Applied Geochemistry, 170, 106089, (2024).
[3] A. Glushak, G. Smirnov, Partial proton ordering during phase transition in Friedel's salt, Applied Clay Science, 243, 107072, (2023).
[4] А. А. Глушак, Е. В. Тарарушкин, А. Г. Калиничев, Атомистическое компьютерное моделирование гидрокалюмита как адсорбента радиоактивных анионов из водных растворов, Журнал физической химии, 96(4), 535—537 (2022).
Смирнов Г.С., Глушак А.А., Тарарушкин Е.В.
НИУ ВШЭ Россия, 101000, Москва, Мясницкая ул., 20 e-mail: [email protected]
