在多孔介质的接口处的Per-和多基物质 (PFAS) 的动力学:从纳米级分子动力学模拟到宏观级建模的计算路线图

科学领域:

• 环境科学 环境科学
• 地质化学 地质化学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 由于其在地质介质中的持久性和复杂相互作用,和多基基物质 (PFAS) 构成了重大环境挑战.
• 了解PFAS在流体-流体和流体-固体接口上的行为,特别是与非水相液体 (NAPLs) 等共同污染物的行为,对于有效的现场管理至关重要.
• 现有的知识差距阻碍了在各种环境组件中准确预测PFAS命运和运输,包括和和区,混凝土和青.

研究的目的:

• 审查目前的努力,并提出一个路线图,以制定准确的达西尺度运输方程为PFAS.
• 突出了先进的表征和计算工具的必要性,以了解纳米 PFAS 行为和表面相互作用.
• 通过结合诸如表面扩散和溶液毛细管马兰戈尼效应等现象来解决当前质量转移模型的局限性.

主要方法:

• 复杂地质介质中的PFAS行为现有研究的综述.
• 探索先进的表征和计算工具,包括分子动力学模拟.
• 专注于升级纳米和微尺度现象,以开发更大规模模型的构成关系.

主要成果:

• PFAS-表面相互作用是复杂的,并显著影响其运输,表面扩散往往主导大量扩散.
• 由表面扩散驱动的solutocapillary Marangoni效应在PFAS命运调查中基本上被忽视了.
• 当前的达西尺度模型可能具有有限的适用性,因为它在没有充分考虑纳米尺度行为的情况下推导出构成关系.

结论:

• 开发精确的达西尺度运输方程 PFAS 需要系统的升级从纳米到微观的实验和计算研究.
• 使用分子动力学模拟的进一步研究对于了解流体界面上的PFAS动力学至关重要.
• 对纳米尺度现象的全面理解是提高PFAS整治模型的预测能力和适用性的关键.