褐煤在我国未来能源供应的构成中将占据日益重要的地位，但其高的水分含量是限制其利用的主要因素。褐煤中的水分由于与其孔隙结构及含氧官能团的相互作用表现出不同的性质，这些相互作用使得褐煤的脱水能耗较高，同时也导致了经过不同脱水工艺得到的脱水褐煤具有不同的性质，因此深入研究褐煤中水分与其孔隙结构和含氧官能团的相互作用，可以为褐煤高效脱水及清洁利用提供科学依据。　　基于此，论文就褐煤孔隙结构及含氧官能团与其水分的交互作用进行了研究，主要包括以下四部分内容:(1)选用云南褐煤为研究对象，采用固定床实验装置在不同条件下对其进行干燥，考察了干燥终温、干燥气氛及升温速率对褐煤物化结构及水分复吸能力的影响;(2)选用浓度不同的双氧水溶液和硝酸溶液对脱矿物质后的云南褐煤进行氧化处理，对煤样表面的羧酸基团及酚羟基进行调变，得到了含氧官能团含量不同的氧化煤样，利用热重差示扫描量热仪(TG-DSC)和智能重量分析仪(IGA)对氧化煤样中的水分进行了分类与定量，考察了含氧官能团对褐煤中不同形式水分的含量及脱除水分需要热量的影响;用D2O代替普通水分子，采用原位漫反射红外(in situ DRIFTS)及热重质谱联用仪(TG-MS)考察了D2O与煤样表面的相互作用，得到了水分子对褐煤内部氢键重排的影响;(3)对热解后的褐煤半焦进行了不同时间的气化，得到了表面化学特性基本相同，但孔隙结构不同的气化半焦。以其为模型物，利用TG-DSC及低温DSC对加湿后的气化半焦中不同形式水分进行了定量，采用压汞、二氧化碳吸附及氦吸附法对气化后半焦孔隙结构进行了分析，在此基础上关联了孔隙结构参数与不同形式水分的含量，得到了孔隙中不同形式水分的脱除过程。(4)选取了氧含量不同的石墨及孔径范围在1-2nm、5-10nm和20-50nm的三种碳纳米管为模型物，考察了孔隙尺寸与氧含量的协同作用对亲水性的影响，并利用氧含量较低的褐煤半焦对实验结果进行了验证。所得主要结论如下:　　(1)升温速率是影响褐煤最大干燥速率的主要因素;由于二氧化碳较高的导热效率，导致煤样在二氧化碳气氛下的最大干燥速率高于空气及氮气气氛。干燥终温是影响干燥煤样水分复吸能力的主要因素，较高干燥终温下所得煤样的水分复吸能力较低。干燥终温由120℃升高至150℃时，煤样中CH3/CH2变化不明显，继续升高至200℃时，-CH2-含量明显减少。羧酸基团发生分解的温度为150℃。亚甲基在空气及二氧化碳气氛中的反应性较氮气气氛中强，导致了两种气氛下所得干燥煤样的羧酸基团及羧基的含量较氮气中的高。上述条件均会影响干燥煤样的孔隙结构;较慢的干燥速率和较高的干燥终温干燥煤样的孔隙结构破坏更为显著;空气气氛对干燥后煤样的孔隙结构破坏最大，二氧化碳气氛最小。　　(2)羧酸基团的亲水性较酚羟基的大，但其与水分子的氢键键能较酚羟基与水分子间的氢键键能小，从而导致了含羧酸基团较多煤样的平均脱水能耗低于含酚羟基较多的煤样。干燥煤样复吸D2O后再次干燥时，煤样中形成的O-D键较为稳定，330℃时依然存在;随着干燥温度升高，煤样中的羟基四聚体发生分解，生成羟基三聚体及自由羟基。羟基三聚体及自由羟基分别与D2O结合形成自缔合O-D键及OD-π氢键。　　(3)褐煤中的自由水分和毛细水分分别在-12℃及-40℃下冻结;自由水、毛细水和分子水分含量分别与煤样的大孔体积、中孔体积和比表面积存在良好的线性相关性。干燥过程中，褐煤中水分的脱除可概括为:首先为大孔中自由水分的脱除，因大孔对自由水分的束缚很小，脱水所需能量与纯水蒸发热较为接近;然后为毛细水分的脱除，由于受到中孔的毛细管力作用，毛细水脱除所需能量略高于纯水的蒸发热;最后为分子水分的脱除，存在于微孔中的分子水分会受氢键力及微孔提供的毛细管力的作用，存在于中孔及大孔表面的分子水分主要受氢键力的作用，导致分子水分脱除所需能量最大，明显高于纯水的蒸发热，使其最难被脱除。　　(4)随氧含量增加，三种孔径范围的碳纳米管(CNTs)持水能力均增加。对于基本不含有氧的石墨及CNTs，其持水能力大小顺序为:孔径1-2nm的CNTs＞孔径5-10nm的CNTs＞石墨，其中石墨样品持水能力几乎为零。碳纳米管的孔径和含氧官能团会对其亲水性的提高产生协同效应。其中，较其它两种孔径范围，CNTs的孔径介于5-10nm时，其与含氧官能团的协同效应最明显。协同效应主要体现在:随O/C增加，孔径5-10nm的CNTs的持水能力快速增加;氧含量相同时，孔径5-10nm的CNTs对水分子的吸附较其它两种孔径的CNTs强。加湿后热解半焦中单层吸附水含量及毛细水分含量与孔隙参数及O/C之间的线性拟合结果表明，5-10nm的孔隙是通过控制毛细水分的含量从而促进了样品的持水能力，因此5-10nm的孔隙应该被抑制。