摘要苯酚废水的处理一直以来都是水处理界的难题，而使用一般的处理剂不仅成本高，效率低，且有可能会产生二次污染。β-环糊精在水溶液中能良好的吸附苯酚，是一种良好的苯酚处理剂。现阶段关于β-CD在水溶液环境中包合苯酚的研究有很多，证明了β-CD是良好的苯酚吸附剂，但还缺乏关于其包合机理的相关研究。本课题参考文献[5]中Table II的数据，采用模拟计算方法，用MD模拟β-CD在水溶液中对苯酚及其衍生物的包合过程，再利用QM计算不同客体分子体系的相关热力学量。最后，通过比较模拟计算得出的热力学量的相对大小和参考文献[5]的实验数据的相对大小，发现结果是一致的，说明了本文模拟的包合过程的是可靠的，利用模拟的包合过程研究β-CD对苯酚及其衍生物的包合机理是可行的。26743
关键词 苯酚及其衍生物；β-环糊精；包合机理；模拟计算
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Title Phenol and Subsituted-Phenols binding to Cyclodextrin Investigated by Molecular Simulation
Abstract
The treatment of waste water containing phenol is a difficult problem in water treatment area. Use of the general treatment agents is low efficiency, high cost, and will possibly cause the secondary pollution. β-cyclodextrin (β-CD) has better ability of adsorbing phenol in aqueous solution. At the present, there is intensive research about the inclusion of phenol by β-CD in aqueous solution, which confirms that β-CD is a better treatment agent to adsorb phenol. However, less research has been carried out on the inclusion thermodynamics. A computational method has been developed to simulate the inclusion process of phenol and substituted phenols by β-CD with the aid of molecular dynamics. Thermodynamic quantity of different guest molecule binding to β-CD has been further calculated using quantum mechanics, which is compared to experimental data from reference [5] to justify the accuracy of the computational model. The calculated results are consistent with experimental data. This work provides insight into the inclusion mechanism of phenol and substituted phenols by β-CD in aqueous solution.
Keywords phenol and substituted-phenols; β-CD; inclusion theory; simulated calculation
目 次
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
2 模拟计算 5
2.1 软件 5
2.2 计算方法与步骤 5
3 结果讨论 8
3.1 模拟后的构象变化 8
3.2 包合自由能的计算 9
3.3 对比分析 11
结论 13
致谢 14
参考文献 15
图1.1 β-环糊精的3文结构 2
图1.2 苯酚及其衍生物结构式 2
图2.1 热力学循环过程 6
图3.1 MD模拟后从聚类分析中提取的优势构象 8
图3.2 模拟计算值与文献实验值的相关曲线图 12
表3.1 真空体系的热力学量 10
表3.2 体系能量、溶剂化能及总的自由能变化 11
表3.3 实验的热力学量 11
1 绪论
近年来，不少环境污染问题给人类的生存环境带来了许多不良的影响，不仅造成环境恶化，甚至还会危害人类的健康。作为最具代表性的大污染源之一，工业废物的排放一直以来都受到人们的高度重视，尤其是工业的废水排放物，影响到人类耐以生存的生活用水，但是对工业废水的处理却是一个尚待解决的难题。
苯酚废水就是常见的化工产品生产过程中产生的一类废水，属于高毒性的有机废水，对动植物都具有很大的危害性[1]，而且废水中的酚类物质具有高毒性、难降解的特点，也成为水处理界公认的难题[2]。对于含苯酚的废水，常用的处理方法有微生物降解法，高级氧化法以及普通的物理处理方法，但是使用这些方法不仅效率低，成本高，而且有二次污染的危险[3]。 环糊精包合苯酚及其衍生物的分子模拟:http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_21012.html