研究报告
杨基峰,郑丽英,靳俊玲,李静雅,李超群,罗胜联.水体中羟基自由基介导的三氯卡班氧化机制的量子化学研究[J].环境科学学报,2022,42(11):77-84
水体中羟基自由基介导的三氯卡班氧化机制的量子化学研究
- Oxidation mechanism of triclocarban in aqueous phase mediated by hydroxyl radicals based on quantum chemical study
- 基金项目：国家自然科学基金（No.51938007，52170033）；湖南省自然科学基金（No.2020JJ4450）
- 作者
- 单位
- 杨基峰
- 湖南文理学院化学与材料工程学院，电镀废水回用技术湖南省工程研究中心，水处理功能材料湖南省重点实验室，常德 415000
- 郑丽英
- 湖南文理学院化学与材料工程学院，电镀废水回用技术湖南省工程研究中心，水处理功能材料湖南省重点实验室，常德 415000
- 靳俊玲
- 湖南文理学院化学与材料工程学院，电镀废水回用技术湖南省工程研究中心，水处理功能材料湖南省重点实验室，常德 415000
- 李静雅
- 湖南文理学院化学与材料工程学院，电镀废水回用技术湖南省工程研究中心，水处理功能材料湖南省重点实验室，常德 415000
- 李超群
- 湖南文理学院化学与材料工程学院，电镀废水回用技术湖南省工程研究中心，水处理功能材料湖南省重点实验室，常德 415000
- 罗胜联
- 南昌航空大学环境与化学工程学院，南昌 330063
- 摘要：因羟基自由基引发的初始反应对于研究高级氧化过程中有机污染物的转化至关重要.本研究采用量子化学计算探究羟基自由基与三氯卡班加成与抽氢反应的机理，并利用ECOSAR软件预测并评价产物的生态毒性.结果表明，除C14位点加成反应外，其它反应过程均为放热 反应；反应活化自由能为6.55~23.5 kcal·mol-1，其中，最小值和最大值分别为C20和C14位点的加成反应；同时，C1、C3、C25和C14位点的加成反应与三氯卡班的脱氯或C—N的断裂存在协同.进一步动力学研究结果显示，加成与抽氢反应的总速率为2.27×108 L·mol-1·s-1，其中，速率最大和最小的反应分别为C20（1.11×108 L·mol-1·s-1）和C14（1.30×10-5 L·mol-1·s-1）位点的加成，并且加成反应占主要通道（74.8%），尤以C20位点的加成产物最为突出（49.0%），以上研究与平均局部离子化能计算结果相一致.生态毒性评价结果虽然表明加成反应可有效脱毒，但大部分产物对 水生生物仍具有一定威胁.
- Abstract：Initial reactions triggered by hydroxyl radicals are significant to explore the transformation of organic pollutants in advanced oxidation processes. In this study， addition and H-abstraction reaction mechanism of triclocarban with hydroxyl radical was investigated based on quantum chemistry calculation. Furthermore， ECOSAR software was applied to predict and assess the eco-toxicity of addition products. The results displayed that all reactions were exothermal with the exception for the addition reaction of C14. The free energies of activation for all reactions varied in the range of 6.55~23.5 kcal·mol-1 and the minimum and maximum occurred at the sites of C20 and C14， respectively. Interestingly， addition reactions for C1， C3， C25 and C14 sites were synergic to dechlorination reactions or C—N bond cleavage. The reaction kinetics results showed that the total reaction rate including addition and H-abstraction was 2.27×108 L·mol-1·s-1， of which maximum and minimum were C20（1.11×108 L·mol-1·s-1） and C14（1.30×10-5 L·mol-1·s-1） addition reactions， respectively. The branch ratios of products indicated that the addition reaction was the main channel （74.8%）， especially for the C20 addition reaction （49.0%）. The results mentioned were consistent with the analysis of average local ionization energy for triclocarban. The eco-toxicity assessment proved that addition reactions played an important role in the detoxification of the parent compound， but most of adducts still had potential threats to aquatic organisms.
摘要点击次数： 222 全文下载次数： 298
