煤燃烧过程中痕量元素排放的研究已成为燃烧污染中的一个新的前沿领域。特别是一些易挥发痕量元素及化合物,它们不能被先进的除尘装置(如电除尘器,布袋除尘器等)有效捕获,无控制地大量排放进入大气,成为环境污染的一个重要来源,对生态环境具有很大的直接或潜在的危害。以往的研究结果表明,燃煤飞灰未燃尽炭对痕量元素的形态转化起到十分重要的作用,在污染控制方面很具潜力。但是到目前为止,人们对痕量元素在飞灰未燃尽炭表面的吸附机理尚缺乏了解,不少方面甚至存在争议。因此,深入研究飞灰未燃尽炭对痕量元素物质吸附机理有着十分重要的理论意义和应用价值。本文以量子化学理论为基础,将做为化学前沿的量子化学计算应用于热能领域中飞灰未燃尽炭吸附汞、硒、砷等痕量元素的研究,希望对进一步探索燃煤烟气中痕量元素的吸附转化机理提供理论帮助。在前人研究的基础上,通过计算构建起能较好表征未燃尽炭固体表面的簇模型结构。计算基于密度泛函理论,采用了B3PW91方法以及Stevens赝势基组。对不同形态的汞在飞灰未燃尽炭固体表面的吸附进行了理论研究,给出了相关键长,吸附能,以及键的Mulliken布居数等,并比较了不同吸附位之间的差异。计算结果表明,元素态汞在未燃尽炭固体表面的吸附属于较弱的物理吸附。氯原子会增加邻近吸附位的吸附活性,从而增加了未燃尽炭对汞的吸附能力,使其更倾向于化学吸附。其它卤素原子的存在也增强了未燃尽炭对元素态汞的吸附,具有含氧官能团(内酯、羰基和半醌)的未燃尽炭固体表面对元素态汞的吸附属于化学吸附。飞灰未燃尽炭对汞氯化物的吸附能力要远大于单质汞,表现为强烈的化学吸附特征。对硒和砷以及相关氧化物在飞灰未燃尽炭表面的吸附进行了理论研究。结果表明未燃尽炭表面对三种痕量元素的吸附能力依次为硒>砷>汞。硒和砷及其氧化物在未燃尽炭表面的吸附可能为较强的化学吸附。结果有待于将来进一步的实验验证。