近幾年含能材料需求量的增加導致廣泛生產(chǎn)和大力發(fā)展,進而產(chǎn)生了大量的炸藥廢水。TNT、HMX和CL-20等一些常見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研究。運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,加入電場處理廢水的研究也有先例,本文在參閱大量文獻的基礎上,發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的穩(wěn)定復合物在加入電場的作用時,電離出的自由基獨立性很強,很難與其他自由基進行組合反應,由此提出了在微觀層次上利用電場的作用誘導反應物分解生成自由基,減少自由基重組幾率,從而消除廢水中的污染物。從而對DNTF炸藥廢水進行量子化學微觀理論研究,通過運用理論計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等問題,揭示了化學相關(guān)問題的本質(zhì),具有深遠的理論意義和實踐價值。本文運用量子化學的方法研究了DNTF單體、DNTF???Na~+、DNTF???Cl~-和3,4-DNTF???H_2O復合物分子間相互作用,并分析了各復合物之間的協(xié)同效應。其次研究了Cl~-???DNTF???H_2O復合物在M062X/6-311G(2d,p)水平上時O-H???O,O-H???N氫鍵以及Cl~-???C、Cl~-???O和Cl~-???N相互作用,并通過AIM和RDG方法分析二聚體和三聚體之間形成氫鍵和鹵鍵時的相互作用。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。最后運用自然鍵軌道分析方法論證了DNTF分子中的O、C、N的孤對電子向Cl26轉(zhuǎn)移的電子情況。進而分析復合物之間的弱相互作用。然后研究了Na~+???DNTF???H_2O復合物在M062X6-311G(2d,p)水平上時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,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。并運用自然鍵軌道分析方法論證了DNTF分子中的O、C、N的孤對電子向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復合物的反應機理,并通過反應內(nèi)稟反應坐標(IRC)法確定了過渡態(tài)的真實性。然后在引發(fā)鍵N-O施加不同大小方向的電場。進而探究施加電場的大小對反應第一步裂解所需活化能和反應速率常數(shù)的影響,進一步確定最佳電場值。研究發(fā)現(xiàn),通過加入電場誘導自由基的形成,使自由基和小分子很難再聚合生成反應物,隨著附加電場大小的變化,總結(jié)出電場影響活化能的特點及規(guī)律,發(fā)現(xiàn)隨著生成過渡態(tài)時的活化能的變小,從反應物過度到活化分子所需的能量越小,反應更容易進行,為運用電場法處理炸藥廢水所需附加的電場大小提供理論指導。從微觀層次方面看,本課題采用的方法能量利用率高、簡單易操作,沒有產(chǎn)生二次污染等,具有廣闊的應用前景。
【學位單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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 分析復合物Ⅰ-1 中，DNTF 硝基上的 O18 原子的孤對電子向 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孤對電子向 DNTF 上的 N6-C10π反鍵轉(zhuǎn)移時，使其二階微擾能降低 1.94 k原子的孤對電子向 DNTF 上的 N8-C9π反鍵轉(zhuǎn)移時，使其二階微擾能降低ol；Cl26 原子的孤對電子向 DNTF 上的 N16-O17π反鍵轉(zhuǎn)移時，使其二階2.25 kcal/mol；通過以上 3 種轉(zhuǎn)移形式：Cl26 向 DNTF 轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 0.130復合物Ⅰ-2 中，Cl26 原子的孤對電子向 DNTF 上的 N3-C4π反鍵轉(zhuǎn)移時，使降低 4.31 kcal/mol；Cl26 原子的孤對電子向 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)同效應在M062X/6-311G(2d,p)和MP2/6-311G(2d用能見表 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，兩種方法水平計算得到 E′int.((應二聚體 Eint.(DNTF H2O)與 Eint.(Na+ DNT的值低于相同水平上相應的二聚體中 Eint.(Na+
【參考文獻】

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本文編號：2881100