Forskare använder beräkningskemiska metoder på hög nivå, som CCSD (T) och M06-2X, att förutsäga reaktioner som är involverade i renande vatten. Forskare jämförde fem beräkningsmetoder för att bestämma fördelarna och begränsningarna för var och en för att studera reningsbaserade reaktioner. Redaktörerna på Environmental Science:Processes &Impacts presenterade denna konst i sitt specialnummer om beräkningskemi. Kredit:US Department of Energy
Slå på kranen och få inte rent vatten, eller något vatten alls, är en global fråga. Rengöring av avloppsvatten kan hjälpa till att göra mer vatten tillgängligt. När man fördjupar sig i nyanser av avloppsrening, forskare använder ofta beräkningskemiska metoder. Vilket är bäst? Forskare undersökte fem alternativ med 110 reaktioner associerade med en mycket reaktiv sulfatradikal som bryter sönder en förorening (bensen). De föreslår att man använder kvantberäkningar på hög nivå för att kolla reaktioner som involverar sulfatradikalen och andra oorganiska arter.
Forskare använder ofta beräkningskemiska metoder för att förutsäga reaktioner av stora föroreningar i vatten. De vill förstå hur nya metoder för vattenrening, såsom användning av sulfatradikaler, arbete. Denna studie hjälper forskare att välja den mest exakta metoden.
Tillgången på sötvatten är en global fråga som driver intresset för sätt att göra avloppsvatten till rent vatten. Renande avloppsvatten som innehåller spår av bensen och andra kemikalier kan göra mer vatten tillgängligt. Utmaningen är att rengöra den. I vissa tillvägagångssätt, mycket reaktiva kemikalier, kallas radikaler, används. Forskare är intresserade av att använda en mycket reaktiv, mycket effektiv sulfatradikal. Det kan gå sönder, eller oxidera, spårmängder av vissa föroreningar, men forskare vill veta exakt hur sulfatradikalen fungerar. Beräkningskemi ger en förutsägbar väg för att sondera och bedöma oxidationsreaktioner, men vad är fördelarna och begränsningarna med varje tillvägagångssätt?
Nu, ett team analyserade fem beräkningsmetoder, inklusive densitetsfunktionell teori (DFT). De gjorde analysen med ett brett antal reaktioner (totalt 110) som spelar en nyckelroll i sulfatbaserade oxidationsprocesser. De visade att DFT-metoderna fungerar ganska exakt för konventionella reaktioner av bensenbaserade föroreningar. Dock, sulfatradikalforskning drar nytta av kvantberäkningar på hög nivå för att upptäcka kontrollreaktioner och säkerställa att kinetiska och termodynamiska data exakt förutsäger reaktionerna som involverar sulfatradikalen och andra oorganiska föreningar.
