机械化学法降解六氯苯污染物的自由基脱氯反应机理及应用研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 邓闪闪 |
| 答辩日期 | 2017-05 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 朱建新 |
| 关键词 | 自由基脱氯 密度泛函理论 Free-radical Dechlorination 机械化学法降解 Density Functional Theory (Dft) 土壤修复 Mechanochemical Degradation 六氯苯 Soil Remediation Hexachlorobenzene |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 其他题名 | Free-radical Dechlorination Mechanism and Application for Mechanochemical Degradation of Hexachlorobenzene |
| 英文摘要 | 持久性有机污染物（POPs）中有机卤素含量较高，处理难度大，是全球性 的污染难题。因此，研发安全、高效的非焚烧类处置技术对于缓解我国 POPs废 物的环境污染，履行斯德哥尔摩国际公约，保护生态环境和人类健康，具有重要 的意义。机械化学法反应条件温和，能够实现 POPs的高效降解并且不易产生高 毒性副产物，是一种先进的 POPs污染物处理处置技术。 论文针对 POPs污染土壤的机械化学脱氯降解，以六氯苯（HCB）为模型化 合物，采用量子化学理论分析和实验研究相结合的方法探索了机械化学法降解 HCB的自由基脱氯反应机理，提出了基于氯代苯氧自由基主导的逐级脱氯反应 路径，研究和分析了机械化学降解技术在 HCB污染土壤修复中应用的可行性。 主要研究内容和成果包括： （1）机械化学反应过程中，HCB污染土壤的脱氯路径的主要特点为逐级脱 氯，根据主要中间产物分布可以得到主要脱氯路径为 HCB → PeCB → 1,2,3,4-TeCB → 1,2,3-TrCB → 1,2-DCB → MCB。电子自旋共振（ESR），X-射线 光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等检测表明 HCB污染物的 脱氯降解过程伴随着自由基的生成和迁移转化。HCB与氧化硅、氧化铝等氧化 物在机械球磨过程中会发生相互作用生成氯代苯氧自由基。 （2）通过密度泛函理论（DFT）的量子化学计算得到氯代苯氧自由基的生 成路径及反应活化能。结果表明，在机械力作用下，HCB中的 Cl逐渐远离相连 的 C原子和苯环平面，O的路径正好相反。自由基生成过程中 C-Cl键的共价作 用逐渐减弱而 C-O共价键逐渐形成。电子定域性可视化分析和拓扑分析定量化 表明了氯代苯氧自由基生成过程中伴随的成键状态和电子密度分布的明显变化。 （3）原子电荷、静电势、双描述符、前线轨道理论和福井函数六种量子化 学描述符分析表明氯代苯氧自由基的脱氯反应活性位点、脱氯顺序和中间产物的 分布与 HCB污染土壤的机械化学脱氯实验结果相符，表明机械化学降解 HCB 的脱氯过程为自由基攻击主导的逐级还原脱氯反应，脱氯过程涉及的自由基主要 为氯代苯氧自由基。 （4）HCB污染土壤工艺降解实验表明机械化学法对 HCB污染土壤有较好 的降解效率，在 POPs污染土壤修复中具有良好的技术可行性和应用前景。两种 模拟土壤和两种实际土壤球磨 210 min后，HCB污染物的降解效率均在 95%以 上，氧化物含量较高的土壤降解效果略好，表明氧化物（尤其是氧化铝）含量较 高有利于提高 HCB的降解效率。添加金属单质可以在一定程度上提高 HCB的 降解效率，而腐殖酸含量的增加会降低降解效率。 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/38613]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_固体废弃物处理与资源化实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院生态环境研究中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 邓闪闪. 机械化学法降解六氯苯污染物的自由基脱氯反应机理及应用研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2017. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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