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随着计算机技术的发展,计算机分子模拟已成为在分子水平上研究流体结构及性质的一种强有力工具,越来越受到化学工程界及其他一些领域的广泛重视。与传统的物性研究方法相比,计算机模拟方法有着独特的优越性。它可通过对模型流体的模拟,揭示宏观性质的微观本质,发现并解释实验现象和规律,指导建立流体的宏观性质模型;还可较严格地从分子的微观相互作用模型出发预测真实流体的宏观性质。在得到宏观性质的同时,还可获得实验无法得到的微观或介观结构图象,以利于分析现象和机理之间的内在联系。本文旨在利用计算机分子模拟方法预测无限稀释水溶液的性质,考察有机物在超临界水溶液中的亲水性以及多孔介质中流体吸附机理。 应用NPT系综MC方法考察BF,SPC,TIPS2,TIP3P,TIP4P等模型,确定了环境条件下最适宜的水分子间的相互作用势能模型TIP4P,以用于常温常压条件下无限稀释水溶液性质的模拟。以甲烷和苯为代表,分别采用NPT系综Monte Carlo耦合参数热力学积分法及分子蜕变耦合参数积分法模拟了无限稀释水溶液的亨利常数及活度系数。结果与文献模拟精度相当,说明本文计算无限稀释水溶液性质的方法具有一定的预测性。 以SPC模型为超临界水溶液水分子间的相互作用势能模型,苯作为有机物的代表,应用NVT系综MC方法,考察了超临界水的特殊微观结构,以及由此而引起的异常行为。通过考察温度、组成、密度等对苯的超临界水溶液中水及苯分子的微观结构的影响,并与常温下的纯水及纯苯溶液作比较分析,得出了有机物苯在超临界水中亲水的结论,并推荐了较适宜的与苯均相混合的超临界水条件,以用于指导化工和环境工程中的超临界反应及分离过程的开发。 吸附操作对于环境工程具有重要意义,可以通过吸附过程来除去空气中的微量有害物质,以达到保护环境的目的。因此,本文用分子模拟方法考察了狭缝碳孔吸附脱除空气中的少量有机物。模拟时以苯作为有害物质的代表,且为简化起见用氮气代表空气。通过模拟并拟合得到了苯及氮气的化学位与主体压力的关联式。应用GCMC方法考察了狭缝孔宽及主体压力对苯吸附选择性及有效超额吸附量的影响,以确定最佳狭缝孔宽及操作工况。 另外,为了保护环境,回收报废的冰箱、空调器等内的过渡型制冷剂HCFC也是环境工程中的重要课题。因此,本文应用GCMC系综方法模拟研究一氯二