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《基于分子模拟方法的hedp阻垢机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第34卷第4期同济大学学报(自然科学版)Vol.34No.42006年4月JOURNALOFTONGJIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Apr.2006基于分子模拟方法的HEDP阻垢机理研究李杰,林紫嫣(同济大学物理系,上海200092)摘要:运用分子模拟的计算方法,模拟了羟基亚乙基二膦酸(HEDP)分子在方解石{104}面上扭折点处的吸附,以及方解石{104}面上扭折点附近碳酸钙分子的沉积过程.计算结果清楚地表明,HEDP分子的膦酸基团中的负电基团与2+方解石晶体扭折点处的Ca发生了强烈的静电作用,使HEDP分子牢固地
2、吸附在扭折点上,从而抑制了碳酸钙分子的沉积,并阻断了扭折点处碳酸钙分子的快速生长.分子模拟计算证实HEDP的阻垢效果来自扭折点的吸附.关键词:阻垢剂;羟基亚乙基二膦酸;方解石;半经验分子轨道理论;分子力学中图分类号:O469文献标识码:A文章编号:0253-374X(2006)04-0518-05ResearchoftheHEDPInhibitionBasedonMolecularModelingLIJie,LINZiyan(DepartmentofPhysics,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)
3、Abstract:The12hydroxyethylidene21,12diphosphonicacid(HEDP)adsorptionatthekinksiteon{104}planeofcalcitecrystalliteandthedepositionofCaCO3nearthatkinksitehavebeensimulatedbythecomputationalmethodofthemolecularmodeling.TheenergeticcalculationclearlydemonstratesthatHEDPcanbest
4、ronglyadsorbedaroundkinksite,whichshowsastrongelectrostaticinteractionbetween2-2+PO3andCa,therebyprohibitingCaCO3fromfurtherdeposition,andfastgrowthofCaCO3ofthekinksiteisblocked.MolecularmodelingcomputationalmethodprovesthattheobviousinhibitioneffectofHEDPcomesfromtheadsor
5、ptionaroundkinksite.Keywords:scoleinhibitor;HEDP(12hydroxyethylidene21,12diphosphonicacid);calcite;semi2empiricalmolecularorbitaltheory;molecularmechanics[1]循环冷却水系统结垢是工业生产中普遍存在的1993年,Mann等人运用分子模拟研究手段,问题.研制无环境副作用的绿色阻垢剂已成为当前计算了添加镁离子和锂离子对方解石晶体表面能的水处理界面临的核心课题.国外的许多科研机构和影响,并预言方
6、解石的析晶形貌会发生显著变化.这大公司引入了分子模拟手段(molecularmodeling)研一理论预言出色地为实验完全证实.此前,Mann还究阻垢剂的阻垢机理,并用分子设计方法(molecular通过研究α,ω-二元羧酸化合物对碳酸钙晶体形貌[2]design)研制阻垢剂分子.的影响,根据晶面对添加剂的选择吸附特性这一收稿日期:2004-09-24基金项目:国家自然科学基金资助项目(20177015)作者简介:李杰(1940-),男,北京人,教授,理学博士,博士生导师.E2mail:sdwli@yahoo.com.cn第4期李杰,等:基
7、于分子模拟方法的HEDP阻垢机理研究519实验事实,提出了阻垢效应可能取决于添加剂分子果的化学阻垢剂HEDP分子在方解石{104}面的活与晶面离子的“几何匹配性"原理,即认为阻垢剂分性位置的吸附行为.通过计算来探讨阻垢剂的阻垢子是通过吸附到晶体表面来影响晶体生长的.当阻机理及适用于阻垢剂分子设计的基本原则.计算体垢剂分子中的负电性基团对的间距和晶体表面带正系同时包含有机阻垢剂分子和无机晶体表面离子.电的阳离子间距相当时,吸附能力最强.1991年,[3]Black和Bromley等人研究了磺酸盐在重晶石表1计算模型和计算方法面上的吸附,成功地
8、设计出可控制硫酸钡生长的阻垢剂,并在海上油田获得应用,从而成为阻垢剂分子1.1构造方解石的生长面和活性生长点设计最为成功的例子.碳酸钙晶体常见晶相有三种:方解石(calcite)
