硝基芳香族炸藥,例如2,4,6-三硝基甲苯（TNT）、2,4-二硝基甲苯（DNT）、2,4-二硝基苯甲醚（DNAN）,是在軍事和民用上運用廣泛的含能化合物。但是硝基芳香族炸藥具有較大的毒性,是一類能夠引起中毒性肝病、白內(nèi)障、貧血、并有致畸、致癌等遠期危害的氧化應(yīng)激性毒物。因此,對于此類炸藥的降解處理一直都是熱點問題。其中,高級氧化技術(shù)（AOPs）是一種處理硝基芳香族炸藥相對簡單高效的降解方法,其核心是利用各種化學(xué)方法生成高活性的羥基自由基（·OH）,而羥基自由基能夠無選擇性地不斷進攻炸藥分子,直至將其降解為簡單小分子。近年來,人們對高級氧化技術(shù)降解TNT進行了大量的研究。但是,這些研究主要關(guān)注不同實驗條件對降解效果的影響,而對降解反應(yīng)分子機制卻了解較少。由于自由基異常活潑,在實驗中難以捕捉觀測。因此,運用計算化學(xué)方法,可以有效地對這些炸藥的羥基自由基降解反應(yīng)機制進行深入探索。本研究運用密度泛函理論（DFT）和在SMD（Pauling）/M06-2X/6-311+G*水平下完成了自由基降解環(huán)境中TNT、DNT和DNAN的分子反應(yīng)路徑的理論計算。通過計算結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)相結(jié)合,本文得出羥基自... 

【文章來源】：北京理工大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

TNT、DNT以及DNAN的分子結(jié)構(gòu)及靜電勢圖

圖 1.2 堿性水解反應(yīng)通道示意圖1.1.3 生物降解法好氧生物法：好氧生物法是在有氧情況下，利用好氧微生物處理廢水中的 TNT的方法。在處理過程中，細菌在胞內(nèi)酶的作用下，通過氧化、還原、合成等過程，把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，釋放出細菌生長、活動所需要的能量，同時部分有機物合成為新的原生質(zhì)，作為細菌生長、繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)。由于 TNT 具有穩(wěn)定的三取代結(jié)構(gòu)，需要先進行還原代謝。一般的好氧菌通過轉(zhuǎn)化一個或兩個硝基為羥氨基或氨基以及其異構(gòu)體。但是這些化合物通常堆積在基質(zhì)中，不再有進一步的代謝。而且只有少部分好氧菌能夠?qū)?TNT 作為碳源或氮源。要消除硝基則要減少 TNT的親電性，并允許雙加氧酶用二或單硝基芳族化合物作為合適的底物。硝基芳香族化合物的部分還原羥胺衍生物是生物代謝途徑的關(guān)鍵。能對 TNT 進行降解的好氧菌中各類表 1.2 所示。表 1.2 好氧菌種與相應(yīng)代謝產(chǎn)物

北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 化的過程，最終將硝基還原為氨基。需要說明的是，2-氨基二硝基甲苯還是 4-氨基二硝基甲苯的生成取決于質(zhì)子化發(fā)生在 C2 位還是 C4 位。無論是好氧菌、厭氧菌還是真菌，其降解 TNT 的過程中，都存在硝基還原的過程，并且都占主導(dǎo)位置。但是大多數(shù)微生物無法進一步降解氨基硝基甲苯。因此在微生物降解 TNT 的過程中，可以檢測到大量積累的氨基硝基甲苯的異構(gòu)體。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]炸藥廢水處理的高級氧化技術(shù)[J]. 吳耀國,焦劍,趙大為,范曉東.  含能材料. 2003(03)
[2]膜萃取法在TNT廢水處理中的應(yīng)用[J]. 郝艷霞,李健生,王連軍,陸路德.  南京理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2001(05)

碩士論文
[1]Escherichia coli厭氧降解TNT的研究[D]. 陳琛.大連理工大學(xué) 2008



本文編號：3481927