عنوان انگلیسی:

Functionalized graphene as a nanostructured membrane for removal of copper and mercury from aqueous solution: A molecular dynamics simulation study

عنوان فارسی:

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

نام ژورنال: Journal of Molecular Graphics and Modelling

سال انتشار: 2014

تعداد صفحات مقاله انگلیسی:6

تعداد صفحات ترجمه فارسی: 17

a b s t r a c t
The purpose of the present study was to investigate the removal of copper and mercury using functionalized graphene as a nanostructured membrane. The molecular dynamics simulation method was used to investigate the removal ability of these ions from aqueous solution using functionalized graphene membrane. The studied systems included a functionalized graphene membrane which was placed in the aqueous ionic solution of CuCl2 and HgCl2. An external electrical field was applied along the z axis of
the system. The results indicated that the application of electrical field on the system caused the desired ions to pass through the functionalized graphene membrane. The Fluorinated pore (F-pore) terminated graphene selectively conducted Cu2+ and Hg2+ ions. The calculation of the potential of mean force of ions revealed that Cu2+ and Hg2+ ions face a relatively small energy barrier and could not pass through the F-pore graphene unless an external electrical field was applied upon them. In contrast, the energy barrier for the Cl− ion was large and it could not pass through the F-pore graphene. The findings of the study indicate that the permeation of ions across the graphene was a function of applied electrical fields. The findings of the present study are based on the detailed analysis and consideration of potential of mean force and radial distribution function curves.

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 (منافذf) 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.