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《内蒙古师范大学》 2013年
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全氟羧酸降解机理的理论研究

吴静  
【摘要】:全氟羧酸(PFCA)类化合物具有优良的热稳定性和化学稳定性,已被广泛应用于诸多民用和工业产品中,但随之带来的环境污染问题及对生物体造成毒害也引起人们的高度关注,寻找该类物质的有效降解办法也成为一个亟待解决的环境热点问题。目前实验降解PFCA的方法主要有高温热解、紫外光直接光解及紫外光催化降解。由于尚未明确降解机理,实验降解存在反应条件苛刻及降解率低等缺点。本论文采用量子化学计算方法,以全氟丁酸(PFBA)、全氟戊酸(PFPeA)、全氟己酸(PFHxA)、全氟庚酸(PFHpA)及全氟辛酸(PFOA)为研究对象,对PFPeA热降解机理,及其他几种PFCA的紫外光降解进行了理论研究,以期为寻找更有效的实验降解方法提供理论依据。 在CCSD(T)/6-31+G(d,p)//B3LYP/6-31+G(d,p)水平计算得到PFPeA分子热降解反应生成CF_3CF_2CFCF_2、CF_3CF_2CF_2CFO、CF_3CF_2CF_2CF_2H、CF_3CF_2CF_2COOH四条通道。在B3LYP/6-31+G(d,p)水平利用过渡态理论分别计算了300-1900K温度范围内的反应平衡常数K及速率常数k。结果表明,PFPeA降解生成CF_3CF_2CF_2CFO的反应通道的反应势垒最低,为151.9kJ/mol,反应平衡常数K及速率常数k都随温度升高而增大,升高温度有利于反应的进行。 采用B3LYP/6-31+G(d,p)方法得到了PFBA、PFPeA、PFHxA、PFHpA及PFOA在气相、水溶液及水溶液中加入Fe~(3+)的三种反应条件下的优化结构,并采用TD-B3LYP/6-31+G(d,p)方法得到了相应优化结构的UV-VIS光谱。研究发现,同种物质的分子、负离子及络合离子三种优化结构的UV-VIS光谱强吸收峰对应的吸收光波长依次增大,吸收光能依次减小,吸收光强度依次明显降低,表明Fe~(3+)可促进PFCA光催化降解。同时发现由PFBA到PFOA,Fe~(3+)加入对碳原子数为奇数的PFCA影响大于对碳原子数为偶数的PFCA,而且随着碳原子数的增大促进影响效果更加显著。
【学位授予单位】:内蒙古师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:O643.12

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【参考文献】
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