论文部分内容阅读
基于胺溶液的CO2捕捉已经成为燃烧后捕捉CO2(PCCC)技术中最先进的技术之一,并且很可能用于大规模捕捉CO2。[1-2]然而,在使用该技术捕捉CO2的过程中,由于胺相对高的蒸气压,很可能有一定量的胺释放到大气中。最近的评估表明:年捕捉100万吨的PCCC捕捉单元,年释放胺达到40-160吨。[3]因此,一旦该技术被大规模的使用,其捕捉单元将成为大气中胺的一个巨大的来源,其潜在的环境风险值得关注。在基于胺的PCCC技术中,乙醇胺(MEA)是一个使用最为广泛的溶剂。[1]最近已经有关于胺的捕捉单元中MEA降解产物的形成,释放及生态毒理学的报道。[3]然而,虽然乙醇胺在大气中的转化机制和动力学是评估其环境归趋的重要组成部分,但是此方面的报道还很少[4]MEA一旦被释放到大气中,在白天将主要和OH自由基反应。而最近的实验[4]仅给出该反应速率信息,不能给出该反应具体的产物分支比,而产物分支比将会极大影响接下来的反应如和O2或NOx产物的成分。在本研究中,我们使用量子化学方法及动力学模拟研究了OH引发的乙醇胺气相氧化的机制与动力学。研究包括MEA和OH自由基反应机制及产物分子比、MEA+OH反应所生成的MEA自由基的自身解离/异构反应及它和大气中与O2的反应机制和动力学。结果表明MEA和OH反应生成的产物分支比是0.43 P1-3:0.4 P1-2:0.17 P1-1:0.01 P1-4(图一)。这和以前实验猜测的P1-2几乎为唯一产物的结论是不同的。[4c]另外,βMEA自由基(P1-3中除了水的部分)由于其高的自身解离及异构的反应能垒,不能发生自己解离和分解反应,因此生成的MEA自由基在对流层中有很大的机会与浓度较高的O2反应。它们与O2的反应的最终产物是氨基乙醛,2-亚氨基乙醇和过氧化氢自由基。据此,我们成功揭示了最近实验[4a]中难以确定结构的信号m/z 60.044(C2H6NO+)为氨基乙醛和2-亚氨基乙醇的混合物。该研究对于理解其它胺的大气氧化反应具有一定的指导意义。