This study aims to elucidate the impact of salinity on the interactions governing the adsorption of polar aromatic oil compounds onto calcite. To this end, molecular dynamics simulations were employed to assess adsorption of a model polar organic molecule (deprotonated benzoic acid, benzoate) on the calcite surface in NaCl brines of different concentration levels, namely, deionized water (DW), low-salinity water (LS, 5000 ppm), and sea water (SW; 45,000 ppm). Calcite was found to be completely covered by several well-ordered water layers. The top hydration layer is very compact and prevents direct adsorption of benzoates onto the substrate. Instead, Na+ ions form a distinct positively charged layer by adhering on the calcite substrate through inner-sphere complexion mode. Cl- ions mostly lodge on top of the adsorbed sodium cations, forming a negatively charged layer. The distribution of ions at the calcite/brine interface thus exhibits the features of an electrical double layer, composed of a Stern-like positive layer followed by a negative one. The positive charged layer attracts benzoates toward the surface. As such, the sodium ions attached onto the calcite can act as adsorption sites to connect benzoates to the surface. By increasing the salinity, more Na+ ions adsorb onto the calcite surface, and the density of benzoate molecules at the interface is enhanced as a result of more Na+ bridging ions. The monotonic salinity-dependent adsorption of benzoate molecules on calcite offers a mechanism driving additional oil recovery upon injection of diluted brine into subsurface carbonate reservoirs.

中文翻译：

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盐度对方解石/卤水界面芳烃界面结构的影响：低盐度影响的原子观。

这项研究旨在阐明盐度对控制极性芳族油化合物在方解石上吸附的相互作用的影响。为此，采用分子动力学模拟来评估模型极性有机分子（去质子化的苯甲酸，苯甲酸酯）在不同浓度水平的NaCl盐水（即去离子水（DW），低盐度水（ LS（5000 ppm）和海水（SW; 45,000 ppm）。发现方解石被数个井井有条的水层完全覆盖。顶部水合层非常致密，可防止苯甲酸酯直接吸附到基材上。相反，Na +离子通过内球络合模式粘附在方解石基质上，形成了独特的带正电层。Cl-离子大部分停留在吸附的钠阳离子上，形成带负电的层。因此，方解石/盐水界面处的离子分布呈现出双电层的特征，该双电层由类似斯特恩的正极层和随后的负极层组成。带正电的层将苯甲酸酯吸引到表面。这样，附着在方解石上的钠离子可以充当将苯甲酸盐连接到表面的吸附位点。通过增加盐度，更多的Na +离子吸附到方解石表面，由于更多的Na +桥接离子，界面处的苯甲酸盐分子的密度增加。方解石上苯甲酸酯分子的单调盐度依赖性吸附提供了一种机制，该机制可在将稀盐水注入地下碳酸盐岩储层中时驱动额外的油采收。因此，方解石/盐水界面处的离子分布呈现出双电层的特征，该双电层由类似斯特恩的正极层和随后的负极层组成。带正电的层将苯甲酸酯吸引到表面。这样，附着在方解石上的钠离子可以充当将苯甲酸盐连接到表面的吸附位点。通过增加盐度，更多的Na +离子吸附到方解石表面，由于更多的Na +桥接离子，界面处的苯甲酸酯分子的密度增加。方解石上苯甲酸酯分子的单调盐度依赖性吸附提供了一种机制，该机制可在将稀盐水注入地下碳酸盐岩储层中时驱动额外的油采收。因此，方解石/盐水界面处的离子分布呈现出双电层的特征，该双电层由类似斯特恩的正极层和随后的负极层组成。带正电的层将苯甲酸酯吸引到表面。这样，附着在方解石上的钠离子可以充当将苯甲酸盐连接到表面的吸附位点。通过增加盐度，更多的Na +离子吸附到方解石表面，由于更多的Na +桥接离子，界面处的苯甲酸盐分子的密度增加。方解石上苯甲酸酯分子的单调盐度依赖性吸附提供了一种机制，该机制可在将稀盐水注入地下碳酸盐岩储层中时驱动额外的油采收。由Stern状的正极层和后面的负极层组成。带正电的层将苯甲酸酯吸引到表面。这样，附着在方解石上的钠离子可以充当将苯甲酸盐连接到表面的吸附位点。通过增加盐度，更多的Na +离子吸附到方解石表面，由于更多的Na +桥接离子，界面处的苯甲酸盐分子的密度增加。方解石上苯甲酸酯分子的单调盐度依赖性吸附提供了一种机制，该机制可在将稀盐水注入地下碳酸盐岩储层中时驱动额外的油采收。由Stern状的正极层和后面的负极层组成。带正电的层将苯甲酸酯吸引到表面。这样，附着在方解石上的钠离子可以充当将苯甲酸盐连接到表面的吸附位点。通过增加盐度，更多的Na +离子吸附到方解石表面，由于更多的Na +桥接离子，界面处的苯甲酸盐分子的密度增加。方解石对苯甲酸酯分子的单调盐度依赖性吸附提供了一种机制，该机制可在将稀盐水注入地下碳酸盐岩储层中时驱动额外的油回收。更多的Na +离子吸附到方解石表面，并且由于更多的Na +桥接离子，界面处的苯甲酸酯分子的密度增加。方解石上苯甲酸酯分子的单调盐度依赖性吸附提供了一种机制，该机制可在将稀盐水注入地下碳酸盐岩储层中时驱动额外的油采收。更多的Na +离子吸附到方解石表面，并且由于更多的Na +桥接离子，界面处的苯甲酸酯分子的密度增加。方解石上苯甲酸酯分子的单调盐度依赖性吸附提供了一种机制，该机制可在将稀盐水注入地下碳酸盐岩储层中时驱动额外的油采收。