活性炭纤维表面吸附汞机理的密度泛函理论研究

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1、全日制学术型硕士学位论文论文题目：活性炭纤维表面吸附汞机理的密度泛函理论研究作者姓名沈彩琴指导教师任建莉副教授学科专业动力工程及工程热物理所在学院机械工程学院提交日期2015年6月浙江工业大学硕士学位论文活性炭纤维表面吸附汞机理的密度泛函理论研究作者姓名：沈彩琴指导教师：任建莉副教授浙江工业大学机械工程学院2015年6月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterDensityFunctionalTheoryStudyontheMechanismofMercuryAdsorpt

2、ionbyActivatedCarbonFiberCandidate:ShenCaiqinAdvisor:RenJianliCollegeofMechanicalEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyJun2015浙江工业大学学位论文原创性青明本人郑重声明：所提交的学位论支是本人在导师的指导下，独立进行研究工作巧取得的研究成果。除文中己经加臥标注引巧的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均

3、己在文中臥明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：日期申＾月文日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，化许论文被查阅巧借阅。本人授权浙江工业大学可｜＾１将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可ｙ？采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．□化密，在年解密后适用本授权书。２．不保密＂”（请在上相应方框内打Ｖ）作者签名；Ｘ私势日期；妈＾曰导师签名；日期如／Ｊ：年？月１日＾

4、浙江工业大学硕士学位论文活性炭纤维表面吸附汞机理的密度泛函理论研究摘要燃煤烟气中的汞等有害痕量元素的排放严重影响生态环境，因此，污染物的排放和控制越来越受到关注，而活性炭纤维作为吸附剂在汞污染控制方面具有很大的潜力，但是我们对其吸附汞机理了解甚少。本文运用量子化学密度泛函理论B3LYP方法以及lanl2dz赝势基组。构建不饱和平行四碳环模型和单层四碳环簇模型作为活性炭纤维表面的基本模型。研究活性炭纤维表面吸附汞的机理。本文主要工作及成果如下：1、研究了不同含氧官能团对活性炭纤维表面吸附单质汞的影响。计算结果表明，羰基、内酯以及半醌官能团使活性炭纤维表面对单质汞的吸附属于化学吸附

5、，而羧基、酚羟基则使其吸附属于物理吸附。进一步研究含氧官能团在活性炭纤维表面不同活性位吸附单质汞。结果表明，同一含氧官能团在活性炭纤维表面相邻或相近的两个不同活性位对单质汞的吸附的影响不大。2、研究了载硫对活性炭纤维表面吸附单质汞的影响。由计算结果可得，载硫后活性炭纤维表面吸附汞属于化学吸附。探究烟气中的二氧化硫对活性炭纤维表面吸附单质汞的影响。二氧化硫吸附在活性炭纤维表面上的作用并不是提供新的活性位，而是增强邻近活性位对汞的吸附作用。因此，二氧化硫与汞在活性炭纤维表面是竞争协同关系，低浓度的二氧化硫促进汞吸附，高浓度则抑制。3、研究了氯原子对活性炭纤维表面吸附汞及汞的氯化物的

6、影响。根据相关键长及反应路径图研究解离吸附可得，氯强烈绑定在活性炭纤维表面不解吸，HgCl和HgCl2可能解吸也可能不解吸。Hg0可以解吸而HgCl仍在表面，HgCl2复合物不能稳定的存在表面上，即使它能在表面形成，它也很容易被解吸或者返回到反应物，最有可能在活性炭纤维表面存在的汞的氯化物是HgCl。理论计算结果与实验结果一致，表明量子化学的密度泛函理论计算是从微观角度深入研究汞等有害痕量元素吸附机理的一种有效方法。关键词：活性炭纤维，汞，吸附，密度泛函理论IABSTRACTDENSITYFUNCTIONALTHEORYSTUDYONTHEMECHANISMOFMERCURYA

7、DSORPTIONBYACTIVATEDCARBONFIBERABSTRACTEnvironmentwaspollutedbyemissionofharmfultraceelementsfromcoal-firedexhaustgas.Therefore,humanspaidmoreattentiontoemissioncontrolthanbefore.Activatedcarbonfiber(ACF)asanadsorbenthadgreatpotentialinmercurypollu