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基于理论化学计算研究探针物质在紫外/氯体系中的反应机理
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作者 彭涛 杨滨 +1 位作者 徐超 应光国 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3448-3458,共11页
紫外/氯体系是将氯化消毒与紫外线辐射相结合的一种水处理高级氧化技术.硝基苯、苯甲酸和对氯苯甲酸常被作为探针化合物,广泛用于研究紫外/氯体系中生成的羟基自由基(·OH)和活性氯自由基(·ClO和·Cl等).采用理论化学计算... 紫外/氯体系是将氯化消毒与紫外线辐射相结合的一种水处理高级氧化技术.硝基苯、苯甲酸和对氯苯甲酸常被作为探针化合物,广泛用于研究紫外/氯体系中生成的羟基自由基(·OH)和活性氯自由基(·ClO和·Cl等).采用理论化学计算的方法研究了硝基苯、苯甲酸和对氯苯甲酸与紫外/氯体系中生成的3种主要自由基·OH、·ClO和·Cl的反应机理.在酸性条件下(pH<4.0),硝基苯、苯甲酸和对氯苯甲酸与·OH、·ClO和·Cl的反应包括抽氢反应、加成反应和单电子转移反应.·OH与3种探针化合物反应的ΔG0,≠分别为7.7-20.1 kcal·mol^(−1)、5.6-10.1 kcal·mol^(−1)和5.2-12.4 kcal·mol^(−1).·ClO与3种化合物的ΔG0,≠则相对较高为11.8-25.1 kcal·mol^(−1).·Cl引发的反应中,与硝基苯(10.3-14.1 kcal·mol^(−1))和对氯苯甲酸反应能垒较高(10.2-12.4 kcal·mol^(−1)),与苯甲酸则反应能垒较低(5.4-11.9 kcal·mol^(−1)),其中单电子转移反应起重要作用.因此在紫外/氯体系中,起主要反应的是·OH,·ClO作用较小,·Cl的贡献则主要体现在抽氢反应和单电子转移反应中,这与在中性条件下的反应机理相吻合.总体而言,对于探针化合物的不同形态,其反应速率的顺序为负离子态>分子态>正离子态.本文的研究结果为探究紫外/氯体系当中各种自由基的反应机理提供了数据支撑. 展开更多
关键词 紫外/氯体系 探针化合物 量子化学.
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