高濃度活性染料溶液的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、分子動力學(xué)(MD)模擬是化工領(lǐng)域中一種新的現(xiàn)代研究手段。一方面，它可以用來模擬、研究現(xiàn)代實驗方法尚難以進(jìn)行測定的過程和現(xiàn)象，如分子在表面上的動態(tài)行為、分子運動的特征、化學(xué)物質(zhì)聚集結(jié)構(gòu)及力學(xué)過程穩(wěn)定性等;另一方面，利用它可以縮短化工新產(chǎn)品的研發(fā)周期，降低成本。
　　本文通過分子模擬方法，對活性染料在溶液中的聚集狀態(tài)進(jìn)行了研究。研究中首先對不同的分子模擬軟件進(jìn)行優(yōu)化選擇，隨后對分子聚集體的表征手段進(jìn)行了探索，最后研究了溶液環(huán)境對染料聚

2、集的影響。探索了不同條件下溶液中染料如何聚集，助劑如何抑制和能夠在多大程度上抑制染料聚集及染料與助劑間的相互作用。
　　采用分子動力學(xué)方法研究了不同濃度條件下溶液中染料分子的聚集狀態(tài)。結(jié)果顯示:活性染料的聚集程度基本上隨著染料濃度的增加而加劇。模擬的體系中存在著多種聚集體間的平衡，但對所有系統(tǒng)而言，溶液中仍有穩(wěn)定存在的染料單分子。由于染料分子的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，染料分子間多以平面堆疊排列形式存在。
　　采用分子動力學(xué)方法研究了不同

3、溫度條件下溶液中染料分子的聚集狀態(tài)。結(jié)果顯示:在高濃度條件下，溫度起到促進(jìn)聚集的作用，但在達(dá)到一定溫度后，溫度可以提供聚集體解聚所需要的能量，發(fā)生解聚作用。在不同溫度條件下，氫鍵和水合層在染料分子間的聚集中起到一定的作用。
　　采用分子動力學(xué)方法研究了在加入電解質(zhì)的情況下溶液中染料分子的聚集情況。結(jié)果顯示:無機鹽會導(dǎo)致溶液中染料分子的聚集程度更大。其中促進(jìn)溶液中染料分子發(fā)生聚集的主要原因是Na+離子改變了染料分子的負(fù)電荷性，使分子

4、間的排斥作用減弱，從而促進(jìn)染料分子聚集。氫鍵及水合層在染料聚集過程中并未起主要作用。
　　采用分子動力學(xué)方法研究了在加入助劑的情況下溶液中染料分子的聚集情況。結(jié)果顯示:尿素起到解聚的作用。其中，加入尿素后，染料分子之間形成的氫鍵并不是發(fā)生解聚作用的主要原因，發(fā)生解聚作用主要是由于尿素分子取代部分水分子與染料分子間形成氫鍵。在一定濃度尿素的條件下，尿素使得水合層中水分子的數(shù)目增多，染料分子不易發(fā)生聚集作用。但當(dāng)尿素濃度增加到一定程度