低階煤極性基團的微波調(diào)控實驗研究.pdf

1、低階煤由于其具有極高的內(nèi)部水分，不但使其具有較低的燃燒效率、較高的運輸成本，而且還增加了其燃燒利用過程中的CO2排放。然而干燥后的低階煤具有極強的水分復(fù)吸能力和較高自燃傾向，因此僅僅依靠簡單的干燥脫水工藝，難以徹底解決低階煤現(xiàn)有的應(yīng)用困境。
　　含氧極性官能團是低階煤水分復(fù)吸的一級位點和氧化自燃過程中氧分子的化學(xué)吸附位點，因此有望通過降低煤樣中含氧極性官能團的含量，解決低階煤高水分復(fù)吸能力和高自燃傾向所造成應(yīng)用困境。微波可以選擇性

2、的作用于進(jìn)行分子或基團，使之吸收大量能量從而蒸發(fā)或分解。已有研究表明，在微波輻照條件下低階煤中的含氧極性官能團可以有效的分解，從而降低低階煤的水分復(fù)吸及自燃傾向。然而，對于微波輻照條件下低階煤中含氧極性官能團的脫除機理，很少有研究者進(jìn)行專門的實驗研究。
　　本課題首先針對性的設(shè)計了微波提質(zhì)低階煤特性實驗，實現(xiàn)了對微波功率、作用時間、反應(yīng)溫度等影響因素的相互剝離，分別單獨研究了其對極性基團脫除規(guī)律的影響。研究表明，微波的制熱效應(yīng)對極

3、性基團的脫除具有重要影響，隨著反應(yīng)溫度的升高低階煤中的極性基團含量大幅降低。此外還發(fā)現(xiàn)在微波條件下極性基團的脫除受反應(yīng)熱力學(xué)控制，在相同反應(yīng)溫度條件下，延長反應(yīng)時間難以達(dá)到提高脫除效果的目的。并首次在研究中證實，微波功率確實可以作為一種單一的影響條件直接影響極性基團的脫除效果，在相同反應(yīng)溫度條件下，隨著微波功率的提高低階煤中穩(wěn)定性較差的羧基官能團分解量逐漸升高。
　　在此基礎(chǔ)上，通過對比相同升溫過程條件下常規(guī)/微波調(diào)控效果以及近常

4、溫條件下微波調(diào)控實驗，探索了微波調(diào)控極性基團的作用機理。結(jié)果表明，相同升溫過程條件下，微波調(diào)控方式相較于常規(guī)加熱調(diào)控方式對于低階煤中的含氧極性官能團具有更好的脫除效果，其作用原理可以歸結(jié)為微波對極性基團的選擇性加熱效應(yīng)或微波的非熱效應(yīng)（不經(jīng)過電磁能向熱能的轉(zhuǎn)換而直接由高頻電磁場作用導(dǎo)致的作用效果）；通過近常溫條件下的微波調(diào)控實驗，發(fā)現(xiàn)在極低的反應(yīng)溫度條件下，微波輻照對于低階煤中的含氧極性官能團同樣具有一定的脫除效果，并且隨著微波功率、輻