超临界水中含氯有机物加碱脱氯的分子动力学模拟研究

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1、天津大学硕士学位论文超临界水中含氯有机物加碱脱氯的分子动力学模拟研究姓名：马静申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：董秀芹20070601中文摘要超临界水氧化(scwo)技术是一项具有很大潜在优势的环保新技术，但设备的腐蚀问题成为制约其发展的关键瓶颈，尤其在处理含Cl、S、P等原子的有机废水时，腐蚀更为严重。若将有机废水进入超临界水氧化设备之前进行预处理，在超临界水中加碱把Cl、S、P等原子除去，可以大大减轻设备的腐蚀。碱解离出的阴阳离子都促进了这些原子的去除。但碱在超临界水溶液中普遍存在着缔合作用，减少了自由存在的离子数，从而影响反应效果。本文采用分子动力学模拟的方法，通

2、过研究碱在超临界水溶液中的缔合作用，来考察不同碱的脱氯效果。首先，通过模拟结果与文献值对照，确定了适用于超(亚)临界水体系的模拟过程参数。在此基础上进一步研究超(亚)临界水的溶剂特性，考察溶解度参数与温度、压力及密度的关系。模拟结果表明，超(亚)临界水的溶解度参数与温度成反比；与压力成正比；与密度有良好的线性关系；并且在临界点附近溶剂特性发。生了突变。在温度623．15～823．15K、密度0．1-4)．49／era3范围内，通过分析粒子间的径向分布函数，考察了NaOH、KOH在超临界水中的离子缔合作用。模拟结果表明，在超临界条件下，Na+、K+与OH‘之间发生了离子的直接缔合

3、。同时，阴阳离子间的缔合作用随密度的增大而减弱，随温度的升高而增强。在邻氯苯酚、氯苯、邻氯甲苯、2,6。二氯甲苯及NaOH、KOH和SCW三元体系中，通过考察两种碱中阴阳离子间缔合作用，比较两种碱的脱氯效果，结果表明KOH优于NaOH。本文在653．15,--693．15K范围内，通过实验研究了NaOH、KOH对邻氯苯酚去除率和氯离子产率的影响，结果表明，碱的加入显著提高了邻氯苯酚的转化率和氯离子的产率，KOH效果优于NaOH。这与采用MD模拟方法得出的结论吻合，从而验证了模拟方法的可靠性和可行性。关键词：超临界水分子动力学模拟溶解度参数含氯有机物腐蚀离子缔合ABSTRACTS

4、upercriticalwateroxidation(SCWO)isanewly—developedenvironmentalprotectiontechniquewithpromisingforeground．However,thecorrosionproblemofthereactorhasbecomethebottleneckrestrictingitsdevelopment,especially,whendealingwiththeorganicwastewatercontainingsomeatoms，suchasel,S，PTheorganicwastewaterc

5、ouldbepretreatedbyaddingalkalisintosewpriortoSCWOprocessinordertoeliminatetheseatoms，whichcouldsignificantlyreducethereactorcorrosion．BothcationandaniondissociatedfromalkalicouldpromotetheeliminationofCI，S，PButthegeneralassociationinteractionofalkaliinthesewsolutionwollldgreatlydecreasethenu

6、mberoffreeionsandthusaffectthereactionperformance．Inthispaper,theassociationinteractionsofalkalisinSCWwereinvestigatedandtheeffectsofalkalisonthedechlorinationofchlorinatedorganicsubstancesweresystemticallystudiedbytheMolecularDynamics(MD)simulationmethod．First，thesuitableparamete塔ofMDsimula

7、tionforthesub-criticalandsupercriticalwatersystemwereoptimizedbycomparingthecalculatedresultsandthereferencevalue．Consequently,thesolventpropertywasinvestigatedbycalculatingthesolubilityparameters．Theresultsindicatedthatthesolubilityparameterincrea