[发明专利]一种预测大气中含硫有机物水解速率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种预测大气中含硫有机物水解速率的方法，属于生态风险评价的定量结构与活性关系技术领域。

背景技术

羰基硫（COS）和二硫化碳（CS₂）广泛存在于大气环境中，并且COS是对流层和平流层底的主要含硫气体，它们的来源可分为自然源和人为源。COS和CS₂在工业生产和使用过程中排放到大气环境，会对环境和人体造成严重的污染和危害。在大气中，CS₂也可以被催化氧化成COS。工业生产中微量的COS和CS₂对催化剂有毒害作用，使其催化效果和使用寿命受到严重的影响。由于COS和CS₂会通过缓慢的水解反应生成硫化氢（H₂S），腐蚀生产设备，不仅给工业生产带来了很大的经济损失，而且增加了设备投资和产品成本。同时COS和CS₂的吸入对人类身体健康存在较大的危害。同时，硫醇和硫醚经过处理还可以成为有经济价值的产品。因此，含硫有机物的转化具有重要的实际意义。

目前去除含硫有机物的常用方法是催化水解法，即含硫有机物在水解催化剂的作用下和H₂O发生水解反应生成H₂S和其他不含硫的有机物。这个过程可以将含硫有机物的危害性和处理难度降低，同时也可以再利用硫。然而不同含硫有机物在不同水解条件下的水解速率也不相同，因此不能通过枚举的方式对不同含硫化合物在不同条件下的水解速率进行实验得出。因此，通过定量结构活性关系（QSAR）方法建立一种能够快速有效且稳定地预测大气中含硫有机物水解速率的方法模型具有重要的应用意义。

中国专利CN104458998A公开了“一种有机硫代硫酸衍生物的测定方法”的发明。该发明通过气相色谱-质谱联用来测定有机硫代硫酸衍生物的含量。虽然该方法操作简单、分析速度快，但是仅用于有机硫代硫酸衍生物的检测。中国专利CN104248969A公开了“天然气大型硫回收装置配套有机硫水解催化剂及制备方法”的发明。该发明一种以氢氧化铝和分子筛为原料来制备有机硫水解催化剂的方法。该催化剂具有较高的水解活性、较低的成本，但是没有对有机硫的水解速率进行研究。本发明所涉及的方法能够对大气中含硫有机物的水解速率进行预测。

目前，关于预测大气中含硫有机物水解速率的方法尚未见到报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预测大气中含硫有机物水解速率的方法，该预测方法能快速有效地预测含硫有机物的水解速率；具体是基于分子特性和水解条件，通过QSAR模型对大气中含硫有机物水解速率进行预测。

本发明所述方法包括以下步骤：通过采用偏最小二乘法和多元线性回归构建QSAR模型，得到含硫有机物的水解速率。

所述QSAR模型为：

其中，r_a为含硫化合物的水解速率，Pa为含硫有机物的分压，P_H2O为水蒸气的分压，P_c和P_d分别为H₂S和另一个水解产物的分压，T为水解温度，M为气体分子水解特性常数，T_c为水解特性校正因子。

所述气体分子水解特性常数通过以下公式得到：

其中，R₁为水解平衡系数（通过量子化学软件计算气体分子与水分子在催化剂表面反应前后的能量差），R₂为吸附平衡系数（通过量子化学软件计算气体分子和水分子在催化剂表面的吸附能）。

所述水解特性校正因子通过以下公式得到：

其中，T₀为室温298.15K。

本发明，所述含硫有机物包括羰基硫、二硫化碳、硫醇、硫醚。

本发明方法的优点和技术效果：

（1）本发明采用偏最小二乘法和多元线性回归算法，基于分子特性和水解条件构建了预测模型，所建立的QSAR模型具有适用面广、稳定性强、准确度高的预测效果。模型简洁、计算简便，便于理解和实际应用。

（2）本发明的QSAR模型涵盖了多种含硫有机物，可以为含硫有机物的水解速率预测提供可靠的基础数据。

（3）本发明可以便捷地预测含硫有机物的水解速率，能够节省大量的实验检测时间和费用。

附图说明