炼焦煤中有机硫赋存及噻吩硫对微波的响应规律研究

发布时间：2021-07-14 18:13

　　优质的焦煤和肥煤属于稀缺煤种,硫的存在严重制约了炼焦煤的加工和利用。煤中30%以上的硫赋存是难以脱除的有机硫,而噻吩硫是烟煤中有机硫的主要组分,且结构最稳定,噻吩硫的脱除是煤脱硫的难点。微波具有穿透性和选择性加热的特点,且无温度梯度,在脱硫的同时,可以避免煤的特性变异,微波脱硫技术具有良好的应用前景。选择山西高硫炼焦煤,认知煤中有机含硫组分的禀赋特征和微观化学结构,遴选与煤中含硫结构相匹配的系列噻吩类模型化合物,研究煤与模型化合物的介频、介温谱图,掌握煤及含硫组分对微波的吸收转化特征。运用多种现代分析测试手段,结合量子化学理论,研究微波作用下噻吩类模型化合物中含硫分子属性、构象及能量变化,探索微波加快反应速率、改变反应路径机理中是否存在非热效应,解析噻吩类含硫结构对微波的响应规律。为揭示微波脱硫机理、优化脱硫工艺提供理论支持,对推动微波脱硫技术进步,降低硫在炼焦煤利用过程中的危害具有重要意义。研究表明,山西高硫炼焦煤中硫以有机硫为主,占总硫的70%左右。煤中有机硫包括硫醇、硫醚、噻吩、砜和亚砜等赋存形态,噻吩在部分炼焦煤中含量超过60%。综合利用各种分析方法,掌握煤中主要元素的结构特征... 

【文章来源】：安徽理工大学安徽省

【文章页数】：183 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 煤中有机含硫结构研究现状
        1.1.1 煤中有机硫结构研究方法
        1.1.2 煤中有机硫赋存与分布
        1.1.3 煤中噻吩硫研究现状
    1.2 煤中有机硫脱除研究现状
        1.2.1 煤中有机硫脱除方法与技术
        1.2.2 煤中有机硫对微波的响应与脱除
        1.2.3 微波的热效应和非热效应
        1.2.4 煤结构与反应性的量子化学研究
    1.3 课题研究意义及研究内容
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 研究内容
第二章 炼焦煤中有机硫赋存特征
    2.1 试验用煤样的制备及性质
        2.1.1 煤样制备
        2.1.2 煤质分析
    2.2 炼焦煤中有机硫结构的XPS分析
        2.2.1 XPS测定条件及表征方法
        2.2.2 炼焦煤中有机硫的XPS谱图解析
        2.2.3 不同密度级精煤中有机硫结构
    2.3 炼焦煤中含硫结构的XANES分析
    2.4 本章小结
第三章 炼焦煤结构及含硫大分子结构模型构建
    3.1 炼焦煤的FTIR分析
        3.1.1 FTIR测定条件及光谱解析原理
        3.1.2 炼焦煤的FTIR谱图解析
        3.1.3 炼焦煤的FTIR谱图分峰拟合
        3.1.4 煤的FTIR结构参数
    3.2 炼焦煤中主要元素的XPS分析
        3.2.1 煤中碳结构
        3.2.2 煤中氧结构
        3.2.3 煤中氮结构
    3.3 炼焦煤的核磁分析
        3.3.1 ~(13)C-NMR测定条件及谱图解析方法
        3.3.2 ~(13)C-NMR谱图解析
    3.4 炼焦煤含硫大分子结构模型
    3.5 噻吩硫模型化合物选择
    3.6 本章小结
第四章 炼焦煤及噻吩硫模型化合物介电性质
    4.1 介质微波段介电参数及测试方法
        4.1.1 介质复介电常数
        4.1.2 测试方法
    4.2 2～18GHz频段炼焦煤及噻吩硫模型化合物介电性质
        4.2.1 2～18GHz频段炼焦煤介电性质
        4.2.2 2～18GHz频段噻吩硫模型化合物介电性质
    4.3 0.1～3.0GHz炼焦煤及噻吩类模型化合物介电性质
        4.3.1 0.1～3.0GHz煤的介电性质
        4.3.2 0.1～3.0GHz噻吩硫模型化合物介电性质
    4.4 模型化合物介电性质、微波频率、分子极性之间的关系
        4.4.1 介电性质、频率与极化度之间的理论关系
        4.4.2 噻吩硫模型化合物分子极性计算
    4.5 噻吩硫模型化合物的介温特性
    4.6 反射系数及穿透深度
        4.6.1 炼焦煤的反射系数
        4.6.2 噻吩硫模型化合物的微波穿透深度
    4.7 本章小结
第五章 炼焦煤及噻吩硫模型化合物对微波的响应
    5.1 微波作用下炼焦煤中有机硫组分的XPS研究
    5.2 微波作用下噻吩硫模型化合物结构的Raman研究
        5.2.1 测试条件及表征方法
        5.2.2 微波辐照前后噻吩硫模型化合物拉曼光谱解析
        5.2.3 水浴加热噻吩硫模型化合物拉曼光谱解析
    5.3 外加电场对煤中有机硫结构性质的影响
        5.3.1 外加电场对噻吩硫模型化合物结构参数影响
        5.3.2 外加电场对硫醇硫醚类有机硫模型化合物结构的影响
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介及读博期间主要科研成果
    作者简介
    读博期间主要科研成果


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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本文编号：3284637