电场法处理3,4-二硝基吡唑炸药废水的理论研究

3,4-二硝基吡唑废水论文 M062X论文
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在火炸药生产、运输、装药、储存和销毁等各个环节,大量硝基吡唑类化合物及其副产物进入环境,形成了一系列含有多种有机污染物的炸药废水。炸药废水生物毒性大,化学稳定性强,对生态环境和生命机体造成了严重威胁,已引起各国的高度关注。能耗这一问题一直阻碍着电场法处理废水的应用发展,研究分解机理对降低能耗有一定帮助。课题以3,4-二硝基吡唑炸药废水为研究对象,采用量子化学方法从理论上研究了电场法处理3,4-二硝基吡唑炸药废水过程中污染物的分子形态变化过程,对起始反应的分解机理进行了探讨。通过施加不同大小的电场强度,得到了电场强度与活化能以及反应速率常数的关系。首先,为了探索在水/氯离子/钠离子作用下3,4-二硝基吡唑存在形态,我们借助M062X/6-311++G(2d,p)方法分别对3,4-二硝基吡唑???H2O、3,4-二硝基吡唑???Cl-、3,4-二硝基吡唑???Na+、3,4-二硝基吡唑???H2O???Cl-、3,4-二硝基吡唑???H2O???Na+以及3,4-二硝基吡唑???3,4-二硝基吡唑中所有单体及复合物结构进行优化,并对结构进行了分析,得到了稳定的结构。其次,为了研究不加电场以及加不同电场下3,4-二硝基吡唑???H2O、3,4-二硝基吡唑???Cl-、3,4-二硝基吡唑???Na+、3,4-二硝基吡唑???3,4-二硝基吡唑的分解机理,借助M062X/6-311++G(2d,p)方法对加电场以及加不同电场时的过渡态结构进行了优化,分析了反应物、过渡态以及生成物的结构变化。最后,对不加电场以及加不同电场下3,4-二硝基吡唑???H2O、3,4-二硝基吡唑???Cl-、3,4-二硝基吡唑???Na+、3,4-二硝基吡唑???3,4-二硝基吡唑这些物质的活化能以及学反应速率常数进行了计算。研究发现,在分解过程中,3,4-二硝基吡唑中C-H键断裂且H向3,4-二硝基吡唑分子硝基中的O移动。随着电场强度的增加,活化能降低,反应速率常数增大。这些结论为电场法处理3,4-二硝基吡唑炸药废水实验时提供了理论依据,对降低能耗以及解决环境污染问题有一定帮助。
摘要第4-6页
abstract第6-7页
1 绪论第10-16页
    1.1 研究目的及意义第10页
    1.2 3 ,4-二硝基吡唑炸药的特性第10-11页
    1.3 炸药废水处理现状及研究进展第11-14页
        1.3.1 物理处理法第11页
        1.3.2 化学处理法第11-12页
        1.3.3 生物处理法第12-13页
        1.3.4 废水组合处理法第13-14页
    1.4 电场法处理废水的研究进展第14页
    1.5 量子化学方法及其研究第14页
    1.6 研究内容及思路第14-16页
2 Na~+…3,4-二硝基吡唑…H_2O复合物分子间协同效应的理论研究第16-39页
    2.1 引言第16页
    2.2 计算方法第16-17页
    2.3 结果与讨论第17-38页
        2.3.1 二聚体结构分析第17-18页
        2.3.2 三聚体结构分析第18-25页
        2.3.3 相互作用能和协同效应的计算与分析第25-26页
        2.3.4 AIM分析分子间相互作用第26-29页
        2.3.5 电子云密度转移分析第29-30页
        2.3.6 RDG分析第30-33页
        2.3.7 NBO分析第33-38页
    2.4 结论第38-39页
3 Cl~-…3,4-二硝基吡唑…H_2O复合物分子间协同效应的理论研究第39-50页
    3.1 引言第39页
    3.2 计算方法第39-40页
    3.3 结果与讨论第40-49页
        3.3.1 二聚体结构分析第40-41页
        3.3.2 三聚体结构分析第41-44页
        3.3.3 相互作用能和协同效应的计算与分析第44-45页
        3.3.4 AIM分析分子间相互作用第45-46页
        3.3.5 电子云密度转移分析第46页
        3.3.6 RDG分析第46-48页
        3.3.7 NBO分析第48-49页
    3.4 结论第49-50页
4 外加电场下3,4-二硝基吡唑及其自由基理论研究第50-70页
    4.1 引言第50-52页
    4.2 3 ,4-二硝基吡唑分解的理论研究第52-54页
    4.3 3 ,4-二硝基吡唑自由基分解的理论研究第54-55页
    4.4 3 ,4-二硝基吡唑与H_2O分解的理论研究第55-57页
    4.5 3 ,4-二硝基吡唑自由基与H_2O分解的理论研究第57-59页
    4.6 3 ,4-二硝基吡唑与Na~+分解的理论研究第59-62页
    4.7 3 ,4-二硝基吡唑自由基与Na~+分解的理论研究第62-64页
    4.8 3 ,4-二硝基吡唑自由基与Cl~-分解的理论研究第64-66页
    4.9 3 ,4-二硝基吡唑与3,4-二硝基吡唑分解的理论研究第66-69页
    4.10 小结第69-70页
5 结论与展望第70-72页
    5.1 结论第70-71页
    5.2 展望第71-72页
附录A Na~+…3,4-二硝基吡唑…H_2O复合物二聚体相关图表第72-79页
附录B Cl~-…3,4-二硝基吡唑…H_2O复合物二聚体相关图表第79-82页
参考文献第82-89页
硕士期间发表论文第89-90页
致谢第90-91页
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