7. Cấu trúc của luận văn
3.3.2. Năng lượng của quá trình hấp phụ
Năng lượng hấp phụ, tương tác và biến dạng của quá trình hấp phụ các phân tử trên bề mặt oxy của kaolinite, được tính toán với hàm PBE và được tập hợp trong bảng 3.8.
Năng lượng hấp phụ và năng lượng tương tác của các phức càng âm thì phức thu được càng bền. Bảng 3.8 cho thấy năng lượng hấp phụ của các phức thu được có giá trị trong khoảng 0,97 đến -4,19 kcal.mol-1 và năng lượng tương
tác từ -0,12 đến -5,74 kcal.mol-1 , nên thể hiện khả năng hấp phụ kém của các phân tử hữu cơ lên trên bề mặt O-kaolinite. Đặc biệt với các giá trị năng lượng hấp phụ dương 0,53; 0,97; 0,37 kcal.mol-1 lần lượt của O1-CHO, O2-CHO và
O2-COOH cho thấy các phân tử hữu cơ này tương tác rất yếu với bề mặt. Bảng 3.8. Năng lượng hấp phụ (EA), năng lượng tương tác (EI) của các phức và
năng lượng biến dạng của phân tử, bề mặt (ED-mol, ED-surf) (đơn vị kcal.mol-1) trong các quá trình hấp phụ Phức EA EI ED-surf ED-mol O1-CHO 0,53 -0,50 1,00 0,02 O2-CHO 0,97 -0,12 1,01 0,08 O1-COOH -0,91 -1,70 0,11, 0,68 O2-COOH 0,37 -0,49 0,04 0,82 O1-NH2 -1,94 -2,06 0,11 0,01 O2-NH2 -1,17 -1,44 0,15 0,11 O1-OH -2,53 -2,97 0,29 0,16 O2-OH -2,44 -3,05 0,35 0,26 O1-SO3H -4,19 -5,74 0,26 1,29 O2-SO3H -1,57 -3,39 1,28 0,54
Mặt khác, các phức dạng O1 cho thấy sự định hướng phân tử và bề mặt
bằng cách sắp xếp thẳng đứng, có năng lượng hấp phụ từ 0,53 đến -4,19 kcal.mol-1 , âm hơn so với dạng sắp xếp gần như song song (O2) từ 0,94 đến
-1,17 kcal.mol-1. Do đó dạng O1 bền hơn so với dạng O2. Ngoài ra, qua kết
quả tính toán năng lượng hấp phụ và năng lượng tương tác ở các phức O1-NH2,
O2-NH2 và O1-OH, O2-OH nhận thấy có sự biến đổi không lớn về năng lượng
hấp phụ và năng lượng tương tác (từ 0,08 đến 0,77 kcal/mol). Tuy nhiên ở
O1-OH và O1-NH2 tạo được nhiều liên kết H‧‧‧O bền nên bền hơn. Một lần nữa khẳng định sự sắp xếp thẳng đứng tạo ra được các phức bền hơn sắp xếp
nằm ngang. Các phức dạng O1 đối với các dẫn xuất thế -CHO, -COOH, -NH2, -OH, -SO3H có năng lượng hấp phụ và tương tác âm hơn so với phức dạng O2 tương ứng. Do đó, các phức dạng O1 bền hơn so với dạng O2 trong quá trình hấp phụ.
Trong các phức bền hơn thuộc các phân tử hữu cơ khác nhau chúng tôi nhận thấy năng lượng hấp phụ và năng lượng tương tác của phức tăng theo chiều: O1-SO3H < O1-OH < O 1-NH2 < O1-COOH < O1-CHO. Qua đó cho thấy phức của dẫn xuất -SO3H với bề mặt oxy của kaolinite là bền nhất, sau đó là phức của -OH, đến -NH2, rồi đến -COOH, và yếu nhất là của dẫn xuất -CHO. Hay nói cách khác độ bền các phức hình thành giữa các phân tử và bề mặt O-slab của kaolinite biến đổi theo thứ tự các dẫn xuất thế -SO3H > -OH > -NH2
> -COOH > -CHO. Tuy nhiên với mức năng lượng hấp phụ từ 0,53 đến -4,19 kcal.mol-1 và năng lượng tương tác từ -0,50 đến -5,74 kcal.mol-1 cho thấy các phức kém bền. Từ các kết quả đạt được cho thấy không có sự khác biệt về chiều hướng của khả năng hấp phụ các dẫn xuất lên trên bề mặt O-slab của kaolinite, chỉ khác nhau về khả năng hấp phụ mạnh hơn của bề mặt H-slab so với O-slab của kaolinite.