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岩石表面吸附污染物发生润湿反转,使表面由亲水变为疏水。这种现象在自然界中普遍存在。岩石表面疏水层的研究主要包括原油以及表面活性剂膜等。而对于岩石表面疏水层的研究广泛应用于原油开采、矿物浮选、除污等工业领域。许多研究者采用多种实验方法研究了疏水层的剥离聚集,但是不能够从微观层面甚至分子尺度上研究其微观结构及其机理。因此,理论化学研究疏水层的聚集剥离成为研究者的一种重要方法之一。本论文主要研究了几种典型的疏水层在岩石表面上聚集形态的变化。本论文采用分子动力学模拟的方法研究了疏水层聚集变化的微观结构,并探讨总结了聚集变化的机理。本论文的主要研究成果如下：1.采用分子动力学模拟的方法对亲/疏水混合Si02表面上油滴剥离的过程及机理进行了研究分析。油分子用12个碳的烷烃分子代替。混合表面包含疏水部分和亲水部分,即一些12个碳的烷烃链通过C-O键与Si02表面连接形成疏水部分,混合表面中间圆形未连接烷烃链的部分即为亲水部分。结果表明,烷烃分子在混合表面剥离的关键为连通水相与固体表面的水通道的形成。模拟过程中,水分子在SiO2表面与其的静电作用下能够穿透油层到达固体表面,并通过氢键作用在SiO2表面形成凝胶层。最终,烷烃分子聚集在疏水部分,与Si02表面上的烷烃链相互缠绕并插入烷烃链间的空隙中。对比完全亲水表面上油滴的剥离,烷烃分子在混合亲/疏水的表面上并不能完全剥离,而是聚集在疏水部分。2.采用分子动力学模拟的方法研究了原油剥离过程中沥青质的作用。本部分包含三个体系,体系中的原油均采用甲苯、苯、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、环己烷、环庚烷等的混合物。体系Ⅰ作为对比,不包含沥青质以及表面活性剂,模拟结果表明,原油能够从SiO2表面上剥离。体系Ⅱ同时包含一些表面活性剂和非离子型沥青质,模拟结果表明,原油聚集在沥青质分子周围形成大的圆柱形聚集体,不能从SiO2表面剥离。体系Ⅲ中,包含原油组分与离子型沥青质,模拟结果表明,原油与沥青质聚集在一起周围形成大的圆形油滴。对比三个体系可知,原油难以从SiO2表面上剥离主要有两个原因：一是沥青质与SiO2表面形成氢键,二是沥青质分子聚集能够形成π-π共轭使聚集的沥青质分子更加难以剥离。3.采用分子动力学模拟的方法研究了水溶液中CTAB单分子膜在云母表面重组的过程。通过观察溴离子与水分子的扩散、不同阶段CTAB的翻转以及表面活性剂单分子膜整体的重组,研究了CTAB单分子膜反转重组的过程。研究表明,云母表面所带负电荷对表面活性剂极性头周围的溴离子产生静电斥力,使溴离子快速向水溶液扩散,与此同时,水分子在云母与其静电作用下能够穿透表面活性剂单分子膜,形成连通水溶液与固体表面的水通道。溴离子扩散以及水通道形成扰乱了单分子膜的有序性,少数表面活性剂极性头在溴离子和水分子的双重作用下开始反转。随着模拟时间的增长,反转的表面活性剂个数增多,单分子膜逐渐重组形成双层结构,进而形成圆柱形聚集体。由研究结果可知,在溴离子以及水分子的作用下,CTAB单分子膜能够在云母表面重组形成双层结构,最终形成圆柱形的聚集体。