低階煤極性基團(tuán)的微波調(diào)控實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(qiáng)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(tuán)是低階煤水分復(fù)吸的一級位點(diǎn)和氧化自燃過程中氧分子的化學(xué)吸附位點(diǎn)，因此有望通過降低煤樣中含氧極性官能團(tuán)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(tuán)，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(tuán)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(tuán)的脫除機(jī)理，很少有研究者進(jìn)行專門的實(shí)驗(yàn)研究。
　　本課題首先針對性的設(shè)計(jì)了微波提質(zhì)低階煤特性實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了對微波功率、作用時(shí)間、反應(yīng)溫度等影響因素的相互剝離，分別單獨(dú)研究了其對極性基團(tuán)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(tuán)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(tuán)含量大幅降低。此外還發(fā)現(xiàn)在微波條件下極性基團(tuán)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(shí)間難以達(dá)到提高脫除效果的目的。并首次在研究中證實(shí)，微波功率確實(shí)可以作為一種單一的影響條件直接影響極性基團(tuán)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(tuán)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(shí)驗(yàn)，探索了微波調(diào)控極性基團(tuán)的作用機(jī)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(tuán)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(tuán)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(shí)驗(yàn)，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(tuán)同樣具有一定的脫除效果，并且隨著微波功率、輻