【摘要】：煤炭資源是我國(guó)重要的能源資源,從當(dāng)前我國(guó)能源的生產(chǎn)供應(yīng)能力及能源消費(fèi)構(gòu)成來(lái)看,煤炭是我國(guó)最重要的一次資源這一事實(shí)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變,但我國(guó)煤炭工業(yè)面臨著市場(chǎng)低迷,產(chǎn)能過(guò)剩、綜合利用率低和環(huán)境污染嚴(yán)重等頑疾,因此研究煤炭清潔技術(shù)對(duì)我國(guó)的能源戰(zhàn)略有著極其重要的意義,煤炭處理技術(shù)是開(kāi)發(fā)低品質(zhì)煤炭新的利用空間、挖掘低品質(zhì)煤炭潛在利用價(jià)值的高效方法。鑒于等離子體擁有特殊的化學(xué)反應(yīng)活性,使得可以完成在常溫常壓下非常難發(fā)生的物理和化學(xué)反應(yīng),本文將目光瞄準(zhǔn)在利用等離子體技術(shù)提高煤炭的可溶性上。其基本思路是對(duì)煤樣實(shí)施介質(zhì)阻擋(DBD)等離子體處理,考察溶劑處理、處理氣氛(氮?dú)�、空�?,輸入電壓、處理次數(shù)、單次處理時(shí)間對(duì)煤可溶性的影響,以溶劑萃取率作為放電效果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)元素分析、工業(yè)分析、傅里葉變換紅外(FTIR)、氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用(GC/MS)檢測(cè)手段,分析處理前后煤及溶劑萃取物的變化。煤樣經(jīng)等離子體處理后,其化學(xué)元素含量、主要官能團(tuán)、溶劑萃取的化合物和含量都發(fā)生變化了。對(duì)氮?dú)釪BD處理而言,煤樣a、b、c、d的四氫呋喃溶劑萃取率在不同工況下最大增加了 3.83%、5.24%、1.62%、3.04%。對(duì)空氣DBD處理而言,煤樣b、煤樣d的溶劑萃取率在不同工況下最大增加了 3.93%,3.26%,以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明利用低溫等離子體增強(qiáng)煤的可溶性是切實(shí)可行的。根據(jù)煤炭結(jié)構(gòu)、等離子體的知識(shí)和前人已有的研究成果,對(duì)DBD等離子體作用煤的機(jī)理進(jìn)行初探。煤的主體結(jié)構(gòu)是三維空間高分子,結(jié)構(gòu)單元通過(guò)各種橋鍵連接。歐美學(xué)者瓦爾曼(Wahlman)提出:在煤分子的空隙中均勻分布著小分子,它們依靠各種結(jié)合力吸附在煤分子中。因此本課題利用介質(zhì)阻擋放電等離子體激勵(lì)工作氣體產(chǎn)生的活性粒子,通過(guò)碰撞將能量傳給煤樣并產(chǎn)生熱效應(yīng),破壞這些結(jié)合力或者打斷化學(xué)鍵,形成新的小分子。在整個(gè)放電過(guò)程中,電場(chǎng)生成的自由基和碰撞產(chǎn)生的熱能可以脫除煤中的水分,溶劑處理亦可以對(duì)反應(yīng)起到加速作用。
【圖文】：

圖１．２自然存在的等離子體（左：星云，右：閃電）逡逑Ｆｉｇ．１．２邋Ｎａｔｕｒａｌ邋ｐｌａｓｍａ邋（ｌｅｆｔ：邋ｎｅｂｕｌａ，邋ｒｉｇｈｔ：邋ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ）逡逑

是尖端科技進(jìn)步的需求［３３￣３４］。逡逑柋！逡逑圖１．２自然存在的等離子體（左：星云，，右：閃電）逡逑Ｆｉｇ．１．２邋Ｎａｔｕｒａｌ邋ｐｌａｓｍａ邋（ｌｅｆｔ：邋ｎｅｂｕｌａ，邋ｒｉｇｈｔ：邋ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ）逡逑１．４．３等離子體的分類逡逑人們常用到的等離子體發(fā)生形式有電暈放電（ｃｏｒｏｎａ邋ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）、微波放電逡逑（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ邋Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）、介質(zhì)阻擋放電（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ邋Ｂａｒｒｉｅｒ邋Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ邋（ＤＢＤ））、常壓射逡逑流等離子（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｐｌａｓｍａ邋ｊｅｔ邋）、等離子體焰炬（ｐｌａｓｍａ邋ｔｏｒｃｈ邋）以及等離子體逡逑轉(zhuǎn)移�。ǎ簦颍幔睿螅妫澹颍颍澹溴澹幔颍悖螅�，圖邋１．３邋0逡逑＿．§ｓ．ｓ逡逑ｅｓｔｈｏｄｅ邋．逡逑Ｉ邋＾１＇邋Ｔ逡逑ｔｒａｎｓｆｒｒｓｄ邋ｓｒｃ逡逑ｗｏｒｋｐ邋ｉｅｓ：邋ｃ邋（ａｒ＾ｉｃ）邐邐逡逑圖１．３等離子體轉(zhuǎn)移電弧示意圖逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ530

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2663910