| 摘 要： | 掌握炼焦煤中有机硫的禀赋特征,认知微波对煤中有机硫结构的化学作用机制,对丰富煤炭脱硫理论体系,优化煤炭微波脱硫工艺,开发煤精细加工新技术具有重要意义。应用XPS和XANES表征炼焦煤中有机硫的主要赋存结构类型及其相对含量,基于煤密度特性的差异,探索有机硫类型及其含量的变化规律。选择苯并噻吩和3-噻吩甲酸两种模型化合物,分别进行915和2 450 MHz频率微波辐射实验,通过Raman光谱研究模型化合物中含硫结构的变化特征,利用Materials Studio进行量子化学模拟,计算不同方向外加能量场作用下模型化合物的构型参数,比较微波辐射前后,模型化合物构象变化,解析煤中含硫化学键对微波能量的响应机制。XPS和XANES表征结果显示,炼焦煤中硫以有机硫为主,噻吩是煤中最主要的有机硫赋存形式。随着炼焦煤密度级的增加,噻吩硫相对含量逐渐减小,硫醇(醚)和(亚)砜相对含量逐渐增大,三类有机硫赋存含量趋于平均。施加不同方向的外加能量场后,苯并噻吩和3-噻吩甲酸中含硫化学键键长和键级变化不明显,说明微波能量场对化学键的拉伸和扭转作用有限,但是,对模型化合物分子结构中的键角和偶极矩具有影响,并且,不同的能量场施加方向对键角和偶极矩的影响效果不一样。Raman谱图分析显示, 915和2 450 MHz频率微波辐射后,模型化合物中含硫化学键振动峰都出现了红移。因此,微波辐射影响了模型化合物微环境局部结构,改变了其分子构型和分子极性,减小了晶格的振动恢复力,削弱了原子间的相互作用力,促进了含硫化学键的断裂及硫的解离。同时,发现915 MHz频率微波辐射具有比2 450 MHz更加明显的作用效果。
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