光敏可逆表面活性剂AZTMA对典型多环芳烃的增溶行为理论研究

发布时间：2017-10-01 18:30

  本文关键词：光敏可逆表面活性剂AZTMA对典型多环芳烃的增溶行为理论研究

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【摘要】：多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbon, PAHs)具有毒性大,水溶性低,生物可利用性差等特点,在土壤中常以吸附态或液态形式存在,很难通过物理或生物的方法去除。由于表面活性剂可提高有机污染物在水中的溶解度以及流动性,使其易于通过淋洗的方式与土壤分离,所以表面活性剂增效修复(Surfactant-enhanced remediation, SER)已成为一种较为理想的处理多环芳烃的方法。可逆表面活性剂在具备常规表面活性剂两亲性的同时,还含有某些可响应外界环境刺激的基团,通过改变环境条件使其分子结构或水溶性发生可逆变化,从而实现对其表面活性可逆控制。偶氮苯类光化学可逆表面活性剂可在紫外／可见光照射下发生顺反异构反应,其表面化学性质也随之发生,并且在调控过程中,无需特定的场地以及其他化学试剂的加入,有望成为RSER技术一种比较理想的表面活性剂。光化学可逆表面活性剂的光化学可逆特性是其作为可逆增溶剂的关键所在,含偶氮苯基表面活性剂4-丁基偶氮苯-4'-(乙氧基)三甲基溴化铵(AZTMA)是一种光敏可逆表面活性剂,有研究已经证实是一种较为理想的可用于RSER的表面活性剂。但是,前人在研究可逆表面活性剂增溶多环芳烃规律时,并没有系统研究增溶过程及规律。本研究利用分子模拟方法和实验相结合的方法,试图探究其增溶过程及规律,为将来进一步有效利用提供更多理论支撑。通过研究得出以下主要成果：(1) AZTMA量化计算结果表明,AZTMA存在顺反两种不同结构,在紫外光照下,反式AZTMA转化为顺式,而在可见光照射下,顺式转化为反式不完全,转换效率约为0.782,计算结果与通过实验推断结果相符。(2) AZTMA在水溶液中的聚集行为的分子动力学模拟结果表明,AZTMA在水溶液可进行自组装形成胶束,加入芘分子后,芘分子、水、AZTMA胶束相互作用,,芘分子增溶到胶束内核的栅栏层,被胶束的疏水碳链所包裹。(3)动态光散射研究结果表明,随着溶液中AZTMA浓度增加,形成的聚集体粒径逐渐增大,达到CMC以上后基本不变,且在一定浓度范围内的浓度大小、温度、无机盐加入对其胶束粒径大小无影响(4)稳态荧光光谱研究结果表明,稳态荧光法可测定AZTMA在水溶液中的胶束聚集数为78,估算的胶束粒径大小与理论计算一致,栅栏层是其最可能的增溶位点。
【关键词】：可逆表面活性剂 多环芳烃 增溶修复 分子模拟
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X592;X53
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 前言12-28
• 1.1 土壤污染及修复现状12-14
• 1.2 光可逆表面活性剂研究进展14-16
• 1.3 表面活性剂增效修复技术研究进展16-21
• 1.3.1 表面活性剂的物化性质17-18
• 1.3.2 表面活性剂增效修复技术原理18-19
• 1.3.3 胶束热力学过程19-21
• 1.4 分子模拟简介21-26
• 1.4.1 量子力学简介22-24
• 1.4.2 分子动力学模拟简介24-25
• 1.4.3 介观动力学模拟简介25-26
• 1.4.4 分子模拟在表面活性剂表面化学性质模拟中的应用26
• 1.5 本文研究内容及思路26-28
• 第二章 量子化学研究AZTMA转化效率28-40
• 2.1 实验材料与方法28-31
• 2.1.1 实验材料28
• 2.1.2 实验方法28-31
• 2.2 结果与讨论31-38
• 2.2.1 AZTMA的光化学行为31-32
• 2.2.2 AZTMA光异构随时间的变化32-34
• 2.2.3 AZTMA转换效率的量子化学计算34-38
• 2.3 本章小结38-40
• 第三章 介观动力学模拟AZTMA增溶典型多环芳烃的增溶过程40-54
• 3.1 动力学模拟计算的基本原理40-43
• 3.2 计算思路43
• 3.3 计算方法43-44
• 3.4 AZTMA在水中的聚集行为44-45
• 3.5 AZTMA与荧光分子芘的相互作用45-48
• 3.6 AZTMA胶束增溶单个芘分子48-50
• 3.7 AZTMA胶束增溶多个芘分子50-52
• 3.8 本章小结52-54
• 第四章 动态光散射研究AZTMA增溶典型多环芳烃的增溶过程54-62
• 4.1 动态光散射研究增溶过程原理54-55
• 4.2 实验方法55-56
• 4.3 结果与讨论56-60
• 4.3.1 AZTMA光照前后胶束粒径大小变化56-58
• 4.3.2 动态光散射研究AZTMA形成胶束增溶芘分子的影响因素58-60
• 4.3.3 无机盐对胶束形成的影响60
• 4.4 本章小结60-62
• 第五章 稳态荧光法研究AZTMA增溶典型多环芳烃的增溶行为62-66
• 5.1 稳态荧光探针在胶束增溶测定的基本原理62
• 5.2 实验方法62-63
• 5.3 实验结果与讨论63-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 研究结论及建议66-68
• 6.1 结论66
• 6.2 建议66-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-76
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文76-78
• 附录B 攻读硕士学位期间参加的科研项目78

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1 李林;光敏可逆表面活性剂AZTMA对典型多环芳烃的增溶行为理论研究[D];昆明理工大学;2016年

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本文编号：954996