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气体二氧化氯的光解规律研究

作　者: 张晓宇
导　师: 晋日亚
学　校: 中北大学
专　业: 环境工程
关键词: 气体二氧化氯 光降解 影响因素 构型 机理
分类号: O613.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 30次
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内容摘要


气体ClO2由于其具有安全、广谱、高效、易于扩散的特点,近几年在杀菌、消毒和食品保鲜等领域的研究和应用已经得到了人们越来越多的重视。但由于其遇光易分解的特点,给它的应用和推广带来了阻碍。基于以上原因,本研究开展了对其光解规律及其影响因素、氯氧化物空间构型和气体ClO2分解机理的研究。具体内容如下:（1）气体ClO2的光解速率及其影响因素研究基于自行设计的气体ClO2收集和光降解实验装置上,研究了不同光源、不同温度和不同初始浓度下,气体ClO2的分解速率。在不同光源下的光降解速率影响由快到慢的是354nm紫外光、自然光、257nm紫外光、荧光和暗室中,说明对气体ClO2的光降解起作用的波长是在可见光区附近的紫外光以及较短波长的可见光;在暗室中气体ClO2的浓度基本没有变化。在15～25℃的范围内,温度对气体ClO2的降解速率基本没有影响。在自然光下,气体ClO2在较高浓度（100～200mg/L）时,气体ClO2衰减到初始浓度的一半所需时间为50～60min之间;当浓度较低时（≤20mg/L）,只需10～20min就基本分解完全了。（2）氯氧化物空间构型的理论研究基于B3LYP/6-311+G（3df）基组,研究了氯氧化物的空间构型,计算了氯氧化物分子的键长、键角、能量和振动频率。研究结果表明:氯氧化合物的稳定态分子结构中没有发现Cl-Cl键。组成二氯氧化物的两个单氯氧化物之间的化学成键是在其两个反应中心原子上,并且决定了这个二氯氧化物的结构。（3）气体ClO2的分解产物及分解机理研究结合实验分析和理论计算结果,发现气体ClO2光降解过程的终产物有Cl2、Cl2O4和Cl2O6,中间产物为Cl2O5,并提出反应机理。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 二氧化氯简介  9-10
  1.2 气体二氧化氯的国内外研究现状  10-12
    1.2.1 气体二氧化氯的国外研究现状  10-12
    1.2.2 气体二氧化氯的国内研究现状  12
  1.3 量子化学在环境科学中的应用  12-15
    1.3.1 常用的量子化学参数  13-15
    1.3.2 量子化学计算在研究氯氧化物反应机理中的应用  15
  1.4 选题的目的、意义及课题的主要内容  15-18
    1.4.1 选题的目的和意义  15-16
    1.4.2 课题的主要研究内容  16-18
2 研究的理论依据  18-36
  2.1 气体二氧化氯的性质  18-26
    2.1.1 气体二氧化氯的物理性质  18-19
    2.1.2 气体二氧化氯的化学性质  19-25
    2.1.3 气体二氧化氯的生物性质  25-26
  2.2 量子化学对氯氧化物空间构型计算原理  26-36
    2.2.1 分子轨道理论  27-29
    2.2.2 电子相关能  29-30
    2.2.3 密度泛函理论  30-32
    2.2.4 基组的选择  32-33
    2.2.5 Gn 方法  33-34
    2.2.6 振动频率的计算  34-36
3 实验研究  36-61
  3.1 实验方法及装置  36-41
    3.1.1 气体二氧化氯的制备方法  36
    3.1.2 气体二氧化氯的吸收装置  36-37
    3.1.3 气体二氧化氯的光降解反应装置  37-38
    3.1.4 实验方法  38
    3.1.5 实验材料  38-41
  3.2 气体二氧化氯的光解速率及其影响因素实验研究  41-44
    3.2.1 气体二氧化氯光解速率研究  41-42
    3.2.2 不同光源对气体二氧化氯光降解的影响  42
    3.2.3 温度对气体二氧化氯光解速率的影响  42-43
    3.2.4 初始浓度对气体二氧化氯降解速率的影响  43-44
  3.3 气体二氧化氯分解产物的研究  44-48
    3.3.1 碘量法对气体二氧化氯降解产物的检测  44-45
    3.3.2 对气体二氧化氯光降解产物的光谱分析  45-48
  3.4 氯氧化物空间构型计算  48-61
    3.4.1 计算方法  48-49
    3.4.2 计算结果与分析  49-61
4 分解机理  61-64
  4.1 气体二氧化氯光降解反应特点  61
  4.2 气体二氧化氯光降解产物的实验论证  61-62
  4.3 气体二氧化氯的分解机理研究  62-64
5 结论  64-66
  5.1 结论  64-65
  5.2 本研究论文的主要创新与展望  65
  5.3 建议与不足  65-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间取得的研究成果  70-71
致谢  71

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 非金属元素及其化合物 > 第Ⅶ族非金属元素（卤素）及其化合物 > 氯Cl
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