煤焦油渣是一种在煤化工生产过程中产生的含有机组分较多的固体废物。若处理不当,易对环境造成污染。对煤焦油渣进行详细的结构及性质分析,能更好地实现煤焦油渣的有效处理和高效利用。同时CO2过度排放持续受到各国政府和研究学者的广泛关注,若不能有效落实碳减排,会导致气候变暖、环境恶化、粮食危机等一系列问题。CO2捕捉是未来全球实现碳减排最直接有效的技术手段之一。本文采用甲苯索氏萃取的方将煤焦油渣（CTR）分为两部分,应用现代仪器分析手段对各组分进行系统表征,深入研究煤焦油渣的有机结构及毒性特征,并采用煤焦油渣的萃取处理与CO2的化学吸收相结合的研究思路,采用CO2响应型切换溶剂对煤焦油渣进行萃取处理同时吸收固定CO2。研究结论总结如下:（1）确定了煤焦油渣的有机结构及毒性特征。通过甲苯索氏萃取的手段将不同工艺所得煤焦油渣有效分离为可溶组分和难溶组分,可溶组分中主要为芳香族化合物,而难溶组分是以高度缩合的芳环结构为主的固体化合物;从可溶组分到难溶组分,C/H原子比和芳香度值均逐渐增强,芳香族组分含量逐渐升高。煤焦油渣中可溶组分含量均超过总量的一半,主要是通过各种分子间作用力游离或嵌入在高度稠合的芳环结构为主的难溶组分中,进而构成了煤焦油渣的整体结构。煤焦油渣具有一定的毒性,美国环保署（EPA）监控16种PAHs总含量为138-162 mg/g。（2）对CO2响应的切换溶剂的筛选及其对CO2吸收能力的测定。通过对不同溶剂在水中的溶解度、溶剂密度等基本性质的考察,以CO2为引发剂,对七种溶剂进行溶剂切换实验,结合经济性、切换性等多方面因素确定二丙胺（DPA）为后续切换萃取所用萃取剂。选用DPA对CO2进行吸收能力的考察,优化吸收时间、吸收温度、水与DPA的比率、CO2含量等四个独立因素对CO2吸收的影响,在CO2流量为0.6 L/min、DPA/水比为1:2、温度为25℃、吸收时间50 min,CO2吸收量达到0.88 mol CO2/mol DPA。其中温度对CO2吸收容量的影响较为明显,当温度高于310 K时,增加温度,DPA对CO2的吸收量会大幅减少。DPA溶液可重复使用10次以上,其吸收能力可以很好地保持在0.65 mol CO2/mol DPA,为高效可再生溶剂。（3）切换溶剂对煤焦油渣的微波超声萃取、萃取工艺的优化及萃取物的精细分离。在DPA对CTR的微波超声萃取中,当溶剂用量15 mL,微波功率200 W,微波超声40min,CTR萃取率可达33.6%,进一步应用响应面分析法对CTR的萃取进行分析,得出CTR萃取的理论最优条件为:萃取时间40 min,微波功率235.585 W,溶剂用量15 mL。溶剂DPA可重复萃取10次以上,且萃取率保持在22.5%以上。对切换溶剂萃取所得萃取物进行元素分析、GC-MS、红外分析、热重分析等,得出应用溶剂切换萃取法获得的萃取物与煤焦油渣可溶组分基本一致,有效证明切换萃取的方法能够将CTR萃取分离。萃取物中萘组分的含量最高,利用升华精制法将萃取物中的萘精细分离,制备出高纯度萘,其结晶层层数对萘收率有巨大影响,第二层萘收率较第一层降低了0.39%。利用向DPA溶液中添加NaOH,同时添加Ca（Cl）2来优化DPA的回收,在成功回收DPA溶剂时,CO2也被固定为CaCO3,此外,若将碱溶液换为Ba（OH）2会将CO2固定为BaCO3沉淀。