近幾年含能材料需求量的增加導(dǎo)致廣泛生產(chǎn)和大力發(fā)展,進(jìn)而產(chǎn)生了大量的炸藥廢水。TNT、HMX和CL-20等一些常見(jiàn)類炸藥廢水的處理方法相繼發(fā)展,但是有關(guān)DNTF炸藥廢水處理方法鮮見(jiàn)研究。運(yùn)用電解法去除廢水中的有毒有害物質(zhì)的技術(shù)已然發(fā)展成熟,加入電場(chǎng)處理廢水的研究也有先例,本文在參閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的穩(wěn)定復(fù)合物在加入電場(chǎng)的作用時(shí),電離出的自由基獨(dú)立性很強(qiáng),很難與其他自由基進(jìn)行組合反應(yīng),由此提出了在微觀層次上利用電場(chǎng)的作用誘導(dǎo)反應(yīng)物分解生成自由基,減少自由基重組幾率,從而消除廢水中的污染物。從而對(duì)DNTF炸藥廢水進(jìn)行量子化學(xué)微觀理論研究,通過(guò)運(yùn)用理論計(jì)算分析微觀分子的結(jié)構(gòu)性能、分子間相互作用和相互碰撞反應(yīng)等問(wèn)題,揭示了化學(xué)相關(guān)問(wèn)題的本質(zhì),具有深遠(yuǎn)的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。本文運(yùn)用量子化學(xué)的方法研究了DNTF單體、DNTF???Na~+、DNTF???Cl~-和3,4-DNTF???H_2O復(fù)合物分子間相互作用,并分析了各復(fù)合物之間的協(xié)同效應(yīng)。其次研究了Cl~-???DNTF???H_2O復(fù)合物在M062X/6-311G(2d,p)水平上時(shí)O-H???O,O-H???N氫鍵以及Cl~-???C、Cl~-???O和Cl~-???N相互作用,并通過(guò)AIM和RDG方法分析二聚體和三聚體之間形成氫鍵和鹵鍵時(shí)的相互作用。并建立分子間距離△R(三聚體與二聚體分子間距離之差)與△ρ(三聚體▽2ρ與二聚體▽2ρ之差)之間的線性關(guān)系。最后運(yùn)用自然鍵軌道分析方法論證了DNTF分子中的O、C、N的孤對(duì)電子向Cl26轉(zhuǎn)移的電子情況。進(jìn)而分析復(fù)合物之間的弱相互作用。然后研究了Na~+???DNTF???H_2O復(fù)合物在M062X6-311G(2d,p)水平上時(shí)O-H???O,O-H???N氫鍵以及Na~+???C、Na~+???O和Na~+???N相互作用的協(xié)同效應(yīng),AIM和RDG分析二聚體和三聚體之間的弱相互作用和協(xié)同效應(yīng)。并運(yùn)用自然鍵軌道分析方法論證了DNTF分子中的O、C、N的孤對(duì)電子向Na26轉(zhuǎn)移電子的情況和弱相互作用。最后在M062X6-311++G(2d,p)水平上研究了DNTF單體、DNTF???Na~+、DNTF???Cl~-和DNTF???H_2O復(fù)合物的反應(yīng)機(jī)理,并通過(guò)反應(yīng)內(nèi)稟反應(yīng)坐標(biāo)(IRC)法確定了過(guò)渡態(tài)的真實(shí)性。然后在引發(fā)鍵N-O施加不同大小方向的電場(chǎng)。進(jìn)而探究施加電場(chǎng)的大小對(duì)反應(yīng)第一步裂解所需活化能和反應(yīng)速率常數(shù)的影響,進(jìn)一步確定最佳電場(chǎng)值。研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)加入電場(chǎng)誘導(dǎo)自由基的形成,使自由基和小分子很難再聚合生成反應(yīng)物,隨著附加電場(chǎng)大小的變化,總結(jié)出電場(chǎng)影響活化能的特點(diǎn)及規(guī)律,發(fā)現(xiàn)隨著生成過(guò)渡態(tài)時(shí)的活化能的變小,從反應(yīng)物過(guò)度到活化分子所需的能量越小,反應(yīng)更容易進(jìn)行,為運(yùn)用電場(chǎng)法處理炸藥廢水所需附加的電場(chǎng)大小提供理論指導(dǎo)。從微觀層次方面看,本課題采用的方法能量利用率高、簡(jiǎn)單易操作,沒(méi)有產(chǎn)生二次污染等,具有廣闊的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X789
【部分圖文】：

ClˉDNTFHORDG/(a.u.)與Sign(λ2(r))ρ(r)/(a.u.)的散圖與填色等值面圖

Ⅱ圖 2.6 Clˉ DNTF RDG/(a.u.)與 Sign(λ2(r))ρ(r)/(a.u.)的散圖與填色等值面圖NBO 分析復(fù)合物Ⅰ-1 中，DNTF 硝基上的 O18 原子的孤對(duì)電子向 H2O 上的 O23-H2，使其二階微擾能降低 2.08 kcal/mol，DNTF 向 H2O 轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 0.00655孤對(duì)電子向 DNTF 上的 N6-C10π反鍵轉(zhuǎn)移時(shí)，使其二階微擾能降低 1.94 k原子的孤對(duì)電子向 DNTF 上的 N8-C9π反鍵轉(zhuǎn)移時(shí)，使其二階微擾能降低ol；Cl26 原子的孤對(duì)電子向 DNTF 上的 N16-O17π反鍵轉(zhuǎn)移時(shí)，使其二階2.25 kcal/mol；通過(guò)以上 3 種轉(zhuǎn)移形式：Cl26 向 DNTF 轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 0.130復(fù)合物Ⅰ-2 中，Cl26 原子的孤對(duì)電子向 DNTF 上的 N3-C4π反鍵轉(zhuǎn)移時(shí)，使降低 4.31 kcal/mol；Cl26 原子的孤對(duì)電子向 DNTF 上的 N1-C5π反鍵轉(zhuǎn)移

Ⅵ-2圖 3.1 M062X/6-311G(2d, p)方法水平3.4.2 相互作用能和協(xié)同效應(yīng)在M062X/6-311G(2d,p)和MP2/6-311G(2d用能見(jiàn)表 6.2。 從表 3.1 可以看出，E′int.(DN上的相互作用能小。E′int.(DNTF Na+)則相反。和 E′int.(DNTF Na+)的值比相應(yīng)的二聚體 DN作用能大。因此在Ⅰ-1 和Ⅳ-1 中發(fā)生了正協(xié)同Ⅴ-2、Ⅴ-4 中，兩種方法水平計(jì)算得到 E′int.((應(yīng)二聚體 Eint.(DNTF H2O)與 Eint.(Na+ DNT的值低于相同水平上相應(yīng)的二聚體中 Eint.(Na+
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2881100