Computational Screening von hydrophoben Zeolithen zur Entfernung von aufkommenden organischen Schadstoffen aus Wasser

Zusammenfassung Die Verschmutzung von Wasserressourcen durch Arzneimittel und Stoffe aus Körperpflegemitteln (PPCPs) stellt ein zunehmend drängendes Problem dar, das sowohl von Wissenschaftlern als auch von Regierungsbehörden erhebliche Aufmerksamkeit erhalten hat. Hydrophobe Zeolithe können als selektive Adsorbentien dienen, um diese Schadstoffe aus wässrigen Lösungen zu entfernen. Bisher wurde die Adsorption von PPCPs in Zeolithen häufig in Fallstudien untersucht, die sich auf eine kleine Anzahl von Schadstoffen und einen oder einige Zeolithe konzentrierten. Wir präsentieren einen rechnergestützten Screening-Ansatz, um die Wechselwirkungen von 53 PPCPs mit 14 rein-silikatischen Zeolithen zu untersuchen, mit dem Ziel, ein umfassenderes Verständnis der Faktoren zu erlangen, die für eine starke Wirts-Gast-Interaktion und damit für eine effiziente Adsorption vorteilhaft sind. Die Systeme werden auf der Basis eines klassischen Kraftfeldmodells durchgeführt, was eine effiziente rechnergestützte Behandlung einer großen Anzahl von PPCP-Zeolith-Kombinationen ermöglicht, und in Bezug auf die Wechselenergien zwischen PPCP und Zeolithgerüst bewertet. Für ausgewählte PPCP-Zeolith-Kombinationen werden zusätzliche Simulationen zur Störung der freien Energie eingesetzt, um die freien Energien des Transfers zwischen der wässrigen Phase und dem adsorbierten Zustand zu berechnen. Diese Ergebnisse können als Ausgangspunkt für experimentelle Studien relevanter PPCP-Zeolith-Kombinationen oder eingehendere theoretische Untersuchungen dienen.