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N-杂环化合物真空紫外降解机理研究

朱大章

  以喹啉和异喹啉为代表,利用稳态与瞬态技术相结合,系统研究了N-杂环化合物的光降解行为。利用脉冲辐解技术研究了喹啉和异喹啉分别与HO~·、H~·、e_(aq)~-、SO_4~(-·)、Br_2~(-·)、N_3~·的反应,利用激光闪光光解技术研究了喹啉和异喹啉在紫外光作用下发生的变化,而稳态则研究了水中喹啉与异喹啉在185/254nm光辐照下降解的影响因素和反应过程以及中间产物。脉冲辐解的结果表明,喹啉和异喹啉均能与HO~·、H~·、e_(aq)~-、SO_4~(-·)迅速发生反应,但都不能被N_3~·氧化。异喹啉能被Br_2~(-·)氧化,但喹啉不能。测定了喹啉和异喹啉分别与HO~·、H~·、e_(aq)~-反应的速率常数。喹啉和异喹啉与e_(aq)~-的反应速率常数分别为7.1×10~9 mol~(-1)·dm~3·s~(-1)和3.4×10~9 mol~(-1)·dm~3·s~(-1),与H~·的反应速率常数分别为5.7×10~9 mol~(-1)·dm~3·s~(-1)和4.5×10~9 mol~(-1)·dm~3·s~(-1),与HO~·的反应速率常数分别为7.9×10~9 mol~(-1)·dm~3·s~(-1)和4.9×10~9 mol~(-1)·dm~3·s~(-1)(pH=3),7.2×10~9 mol~(-1)·dm~3·s~(-1)和5.5×10~9 mol~(-1)·dm~3·s~(-1)(pH=7),4.4×10~9 mol~(-1)·dm~3·s~(-1)和6..×10~9 mol~(-1)·dm~3·s~(-1)(pH=11)。比较了喹啉和异喹啉与HO~·、H~·、e_(aq)~-反应速率常数的差异,分析了产生这一差异的原因是喹啉与HO~·、H~·、e_(aq)~-反应的瞬态产物的结构均比异喹啉与它们反应的瞬态产物的结构稳定,使喹啉的反应速率比异喹啉的快。激光闪光光解的研究表明,在266nm的激光作用下,喹啉和异喹啉均既发生光激发,又发生光电离,光电离的量子产额分别为3.4×10~(-4)和1.58×10~(-4)。二者量子产额差异的原因是喹啉阳离子自由基比异喹啉阳离子自由基结构稳定。光电离产生的阳离子自由基可以脱去质子,二者的pKa分别为5.05和5.50。根据零时刻水合电子的量求出了喹啉和异喹啉阳离子及其衍变的自由基在各自特征吸收峰的摩尔吸光系数。在乙腈-水(90:10)体系中研究了二者的激发态,喹啉和异喹啉激发态的自衰变速率常数分别为2.87×10~8s~(-1)和1.70×10~8s~(-1),自猝灭速率常数分别为1.79×10~9mol~(-1)·dm~3·s~(-1)和9.98×10~8mol~(-1)·dm~3·s~(-1)。以可辐射185/254nm紫外线的低压石英汞灯为光源,研究了水中喹啉和异喹啉的紫外降解行为。结果表明,185/254nm的光协同作用,可有效地降解水中的喹啉和异喹啉,在本文的实验条件下,每耗电1kWh,可使水中810mgTOC完全降解,比文献报道的70mgTOC高出10倍以上。喹啉和异喹啉浓度的变化均符合一级反应动力学方程。……   
[关键词]:哇啉;异哇啉;杂环化合物;脉冲辐解;激光闪光光解;真空紫外;降解
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:同济大学2007年