بررسي فرآيند اعمال فشار هيدرواستاتيك در شبيه سازي ديناميك مولكولي جهت تصفيه آب

A study on the applying hydrostatic pressure process in molecular dynamics simulation for water desalination

در اين پژوهش از غشاء گرافن عامل دار شده با هيدروژن در فرآيند نمك زدايي به روش اسمز معكوس توسط روش شبيه سازي ديناميك مولكولي براي ارزيابي منطقه اعمال فشار هيدرواستاتيك در جعبه شبيه سازي استفاده شده است. غشاء گرافن در وسط جعبه شبيه سازي قرار گرفت و جعبه شبيه سازي شامل آب و يونهاي سديم و كلر ايجاد شد. بازه اعمال نيرو با بررسي نتايج ضريب تراوايي و ميزان جداسازي و آناليز فشار سيستم ها توام با مقايسه با نتايج شبيه سازي ديناميك مولكولي با روش اعمال فشار با پيستون و داده هاي آزمايشگاهي در شرايط يكسان، مشخص گرديد و ثابت شد كه اين بازه كميتي دلخواه نيست و مناسب ترين محدوده اعمال نيرو 5-15 از جعبه شبيه سازي را شامل مي شود. براساس اهميت انتخاب صحيح بازه اعمال نيرو و نيز يكسان سازي اين بازه در شبيه سازي ديناميك مولكولي فرآيندهاي غشايي، امكان مقايسه صحيح داده هاي شبيه سازي ديناميك مولكولي فراهم مي شود.

[In this research, hydrogenated nanoporous graphene membrane NPG with reverse osmosis desalination process as a useful process was used in molecular dynamics MD simulations to estimate the region of applying hydrostatic pressure in the MD simulation cell. The NPG membrane was positioned in the middle of the box and the simulation box consists of a NPG, water, and Cl- and Na ions. The region of applying force was found by evaluation of permeability coefficient, salt rejection and pressure analysis of systems. In this study, the obtained results of MD simulation by applying pressure by piston were compared with experimental data in the same condition. The results demonstrated that the region of applying force is not an arbitrary quantity and appropriate region of applying force was in the range of 5-15 of the simulation cells. The importance of the accurate choice of the region of applying force as well as unifying this region in molecular dynamics simulations of membrane processes makes it possible to compare MD simulation results.