Реферат: В работе представлены результаты молекулярно-динамических исследований влияния небольших добавок метанола к воде на скорость растворения метана и роста гидратной струкутры в полученном растворе. Исследование велось в двухфазной системе «газообразный метан + пересыщенный водный раствор метана», моделирующей состояние соответствующей системы, предшествующее образованию гидрата. Исследовавшиеся системы содержали 0, 1 и 5 масс.% метанола относительно массы воды. Это позволило оценить эффект метанола, находящегося на границе раздела фаз «газ-жидкость» и в объеме раствора, на процессы растворения метана и роста гидрата. На рассматриваемом этапе количество изначально растворенного в растворе метана достаточно для нуклеации гидрата, но не достаточно для перехода значительной части воды в гидратную фазу. Такой выбор исходной системы позволяет пропустить долгосрочный и ресурсоемкий этап моделирования растворения газа в чистой воде, и практически не использовался ранее. Эффект присутствия метанола на структуру сетки водородных связей пересыщенного раствора метана исследовался с помощью геометрического критерия водородной связи и параметра упорядочения межмолекулярных торсионных углов для молекул воды. Это позволило обнаружить начало кристаллизации в растворе и определить структуру образующейся фазы. Проведен поиск четырех-, пяти- и шестиугольников, образованных молекулами воды, связанными водородными связями. Поиск общих сторон многоугольников и построение графа их связности позволило найти и охарактеризовать структуру образуемых в растворе полостей (гидратные или не гидратные). На основе усредненных по десяткам пикосекунд данных о минимальных расстояниях метан-вода, показывающих находится ли молекула метана в постоянном окружении молекулами воды или свободно перемещается в газовой фазе, было рассчитано число растворенных молекул метана. Показано, что метанол при концентрации 5 масс.% играет роль кинетического промотора образования гидрата метана. При этой концентрации наблюдалось повышение числа образуемых полостей и числа растворенных молекул метана при сравнении с системой, не содержащей метанол (чистая вода). Наличие 1 масс.% метанола не оказало положительного влияния на процессы растворения метана и роста гидрата метана за приведенное время моделирования: полученные результаты схожи с результатами для системы, не содержащей метанол.

Библиографическая ссылка: Гец К.В. , Жданов Р.К. , Божко Ю.Ю. , Субботин О.С. , Белослудов В.Р.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕТАНОЛА НА РАСТВОРЕНИЕ МЕТАНА И РОСТ ГИДРАТА В МЕТАСТАБИЛЬНОМ РАСТВОРЕ
Российский Химический Журнал. 2024. Т.LXVIII. №4. С.5-11. DOI: 10.6060/rcj.2024684.1 РИНЦ

Даты:

Поступила в редакцию:	16 сент. 2024 г.
Принята к публикации:	28 окт. 2024 г.
Опубликована в печати:	27 дек. 2024 г.

Идентификаторы БД:

РИНЦ:

75146766

Цитирование в БД: Пока нет цитирований

Альметрики: