在燃烧源环境污染与防治研究领域中,继二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等众多污染物之后,燃煤过程中有毒痕量元素的排放污染问题已引起世界范围内的广泛关注,有关痕量元素及其化合物的排放控制研究已成为一个新兴而前沿的研究领域。目前有关燃烧中痕量元素的研究主要集中在其富集分布规律、大气中的迁移以及控制技术和取样装置等方面,较少深入到反应机理这个层次上。对煤燃烧过程中痕量元素的动力学机理进行研究,从本质上揭示其与燃烧产物及其它物质组分之间的相互作用规律,可为寻求廉价、实用的有毒痕量元素控制方法奠定理论基础。本文以煤燃烧中的痕量元素铅为研究对象,将热力学平衡分析、量子化学从头计算、动力学模拟等方法结合起来,初步尝试从理论上研究铅在煤燃烧过程中的形态分布、反应动力学机理等,主要内容如下:采用化学热力学平衡分析方法,借助于F*A*C*T软件,计算分析了400～2000K温度范围内,0.1MPa压力条件下,不同系统在不同烟气氛围中,不同氯浓度时铅的形态分布,并推测了其中可能发生的反应通道。 采用量子化学从头算法,在MP2/SDD基组水平上研究了铅的氯化和氧化共7个反应的反应机理。我们优化了反应通道上各驻点,即反应物、过渡态、中间体和产物的几何构型,并得到了主要驻点的等电子密度分布图。然后在同一水平上计算能量,同时进行零点能校正。通过振动频率分析和简振模式分析确定反应的过渡态和中间体,同时计算了反应活化能、反应热效应和熵变等。采用经典过渡态理论计算反应速率常数。在前面研究的基础上,建立Pb/O/H/Cl系统的反应动力学模型,借助于CHEMKIN软件包进行化学反应动力学模拟;比较了动力学模拟结果与热力学平衡分析结果,以验证动力学模拟的可靠性;分析了氯浓度对铅氯化物百分比浓度的影响;分别就PbCl4和PbO百分比浓度进行了敏感性分析。