基于煤气化废水处理流程萃取剂选择的量子力学计算

孔 毅,崔 哲,王绍光,徐环斐,田文德

(青岛科技大学 化工学院,山东 青岛266042)

煤炭气化行业仍然是人们获取能源不可缺少的途径[1]。当前国内外应用最多的煤气化技术为LURGI[2]加压煤气化工艺,具有原料适应性较好、气化强度大、耗氧率低、效率高等优点。然而,煤炭转化成各种产品的同时也产生大量的废水[3]。由于煤气化废水水质成分复杂,污染物浓度高,毒性大[4]。因此,高效处理煤气化废水显得尤为重要。2018年ZHU 等[5]综述了煤气化废水的各种预处理、生物处理和先进处理方法,并对其优缺点进行了比较。2019年LIU 等[6]提出了混凝臭氧法处理煤气化废水的方法。由于煤气化废水的主要污染物为酚类物质,因此处理含酚废水是处理煤气化废水的关键。2017年FENG 等[7]对各种酚类萃取剂的选择进行了研究和比较,选出了最佳的萃取剂,但并没有对萃取机理进行充分解释。2019年GAI等[8]利用乙醇胺(C2H7NO)从煤焦油中分离酚类化合物,并利用量子化学方法研究其萃取机理。

萃取剂的选择仍然依赖于实验方法,这是一个费时费力的过程。因此,有必要寻找一种方便、省时的方法来筛选萃取剂。幸运的是,利用量子力学可以完全理解和预测所研究系统的性质。该方法对研究材料的微观结构与宏观性能之间的关系也有一定的 应 用 前 景 。HARTREE 等[9]在20 世 纪30 年 代提出了独立粒子模型,并将其应用于原子结构的模拟。在之后发展起来的密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)是一种研究多电子系统电子结构的方法。2018 年ZHANG 等[10]使用DFT定量研究了静电相互作用和π-π相互作用,由于忽略了环氧基团的影响,模拟结果与实验结果存在偏差。……