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本文旨在通过对煤光催化氧化特性的研究,为煤基降解复合材料的制备提供理论基础。在自制的光催化氧化反应器上,以华蓥山煤为典型探讨了煤的光催化氧化反应性,同时利用煤中可进行离子交换的官能团,制得了以煤为载体的负载有过渡金属离子的原位光催化氧化反应催化剂。研究了氧气流速、煤样粒度、光强度、反应温度、煤种、过渡金属离子等因素对煤光催化氧化反应的影响。在氧化反应产物组成和结构分析的基础上,探讨了煤光催化氧化反应的机理及反应动力学,建立了煤光催化氧化降解反应动力学方程。研究表明:氧气流量的大小主要影响煤发生光催化氧化反应的初始反应速率,在氧流速较低的情况下,光氧化反应速度很慢。当氧气流速高于30ml/min时,初期反应速度较快,很快达到平稳氧化。煤样在较大粒径(50目)下,反应速度较低。当煤样的粒径小于200目时反应程度不再受粒径的影响。选择30ml/min的氧气流量和超细煤可以分别消除外扩散和内扩散对煤光催化氧化反应的影响。不同因素对煤光催化氧化的影响显示:光强度增加、温度提高可加速煤的光催化氧化。煤样的粒度减小,光氧化程度增加;在相同条件下,低阶煤比高阶煤具有更高的反应活性;镜煤的光氧化反应性大于丝炭;丝炭的初始反应速率较高。Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+和Zn2+对煤的光催化氧化均有助催化作用,其中Co2+的助催化作用最明显。从煤在光催化氧化反应过程中腐植酸含量和反应产物的溶胀度变化,以及对煤光催化氧化性能和不同因素对其影响的研究,推测煤在光催化氧化过程中,涉及到两种混合机理:一个是基于半导体能带理论的光催化氧化反应,另一个是基于煤低温氧化的自由基链式反应。华蓥山原煤和负载Co2+的华蓥山煤的光催化氧化降解动力学研究表明:负载Co2+后煤的反应活化能降低;反应的表观反应级数均为0.6;华蓥山煤光催化氧化降解反应的表观动力学方程可表示为。通过系统的研究,最终为煤基降解复合材料的制备提供了有益的理论支持。