呼伦贝尔褐煤黄腐酸非酸性基团分布规律研究

发布时间：2020-06-04 22:35

【摘要】：本论文以内蒙古呼伦贝尔褐煤为研究对象。采用过氧化氢氧化和硫酸-丙酮提纯方法,获得高纯度黄腐酸。使用化学分析方法得到高纯黄腐酸中醇羟基、羰基、甲氧基、伯胺基和巯基等非酸性官能团含量。利用元素分析、红外光谱分析、紫外光谱分析、X射线光电子能谱分析和核磁共振分析对黄腐酸进行表征,结合化学分析方法得到构建黄腐酸分子模型的结构参数,通过量子化学计算模拟,得到最优黄腐酸分子结构模型。探究微波辅助下过氧化氢氧化褐煤提取黄腐酸,在单因素实验基础上,通过响应曲面分析得到提取黄腐酸的最优条件为:氧煤比为9,过氧化氢浓度为18%,反应时间为14min,微波功率为600W,FA_1收率为22.13%。通过响应曲面分析得到提纯黄腐酸的最佳条件为:酸料比为0.06,液固比为7,反应温度为41℃,反应时间为68min,最优条件下FA_(1P)收率为64.48%。通过化学分析得到黄腐酸中非酸性官能团的含量:醇羟基为6.92mmol/L、羰基质量分数为0.81%、甲氧基质量分数为0.18%、伯胺基质量分数为0.02%及巯基的质量分数为0.13%。采用元素分析、红外光谱分析、紫外光谱分析、X射线光电子能谱分析及核磁共振分析表征黄腐酸性能,通过红外光谱分析,得到黄腐酸结构中官能团的归属及相对含量,基于红外分析数据得到构建黄腐酸分子模型的结构参数:芳氢率、脂肪链长度、氢碳原子比和芳碳率。基于紫外光谱分析结果,高纯黄腐酸具有较高的芳香度、腐殖化程度和羰基共轭度。XPS分析得到黄腐酸表面元素主要的存在状态。核磁共振分析得到黄腐酸分子结构中不同化学位移的碳原子归属,为黄腐酸分子模型的构建提供碳骨架及结构参数。结合元素分析、化学分析、红外光谱分析和核磁共振分析结果,得到黄腐酸分子模型的结构参数,构建出的黄腐酸分子模型的平均分子式C_(46)H_(38)O_(20)NS,Mr=956,采用Gaussian 09W软件基于Ground State、HF/3-21G和Default Spin基组水平下的量子化学计算优化黄腐酸分子结构模型,理论计算得到的频率谱图与实验谱图有很高的匹配度。
【图文】：

收率,残差,正态概率,响应曲面

25图 3-7 FA1收率响应曲面拟合图，（a）FA1收率残差正态概率图，（b）基于预测 FA1收率残差图，（c）FA1收率残差时序图，（d）FA1收率真实值与预测值Figure 3-7 The fitting graph of response surface of the yield of FA1, (a)residuals normal possibilitydiagram of the yield of FA1, (b)diagram of the residuals based on the predicted the yield of FA1,(c)chronological diagram of the residuals of the yield of FA1, (d)the actual and predicted values ofthe yield of FA1从表 3-5 中可知，响应曲面模型的 F 值为 11.41，查表可知 F0.05=2.37，远远低于实验模型 F 值，且回归模型的 P<0.0001（P<0.05，显著性高），因此表明该回归模型显著性较高，从表可知，回归方程一次项中的 A、B、C、D 显著性较高，二次项中的 A2、B2、C2具有明显的显著性，P（D2）=0.4277>0.05,，则不显著，对实验影响较小，交互项中 AB 极显著，AC 显著，AD 和 BD 极不显著，BC 和 CD 不显著，此表明氧煤比、过氧化氢浓度、反应时间和微波功率对 FA1收率都有一定的影响。模型的决定系数 R2在 0.90 和 1.00 之间，则表明该回归模型的拟合程度较高，根据表 3-5 可知，该模型的决定系数 R2=0.9090>0.90，表明

交互作用,氧煤比,收率,过氧化氢浓度

图 3-8 各实验因素交互作用对 FA1收率的影响，（a）氧煤比和过氧化氢浓度交互作用对 FA1收率的影响，（b）氧煤比和反应时间交互作用对 FA1收率的影响，（c）氧煤比和微波功率交互作用对 FA1收率的影响，（d）过氧化氢浓度和反应时间交互作用对 FA1收率影响的响应曲面图，（e）过氧化氢浓度和微波功率交互作用对 FA1收率的影响，（f）反应时间和微波功率交互作用对 FA1收率的影响Figure 3-8 Effect of the interaction of independent variable on the yield of FA1, (a) effect ofinteraction of oxygen-coal ratio and hydrogen peroxide concentration on the yield of FA1, (b)effect of interaction of oxygen-coal ratio and reaction time on the yield of FA1, (c) effect ofinteraction of oxygen-coal ratio and microwave power on the yield of FA1, (d) effect of interactionof hydrogen peroxide concentration and reaction time on the yield of FA1, (e) effect of interactionof hydrogen peroxide concentration and microwave power on the yield of FA1, (f) effect ofinteraction of reaction time and microwave power on the yield of FA1响应曲面模型可以直观的表示氧煤比、过氧化氢浓度、反应时间及微波功率之间的交互作用，响应曲面模型中的坡度趋势可反映因素之间交互作用的强弱，坡度越陡则表明交互作用越强，对实验结果影响越大，坡度平缓，则表明因素之间交互作用不显著[100]。图 3-8（a）为氧煤比与过氧化氢对 FA1提取收率的影响，，从图中可知，当氧
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD849.2;O636.9

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