温和氧化和快速溶剂萃取法研究胜利褐煤大分子结构

发布时间：2020-06-01 00:08

【摘要】：对褐煤大分子结构的认识是研究褐煤热解、气化、液化、燃烧的基础。本文以胜利褐煤为研究对象,采用温和氧化、快速溶剂分级萃取等方法,利用FTIR、GC/MS、13C-NMR以及TG-GC/MS联用仪等手段分别对萃取物和残余物进行表征,探讨分析了煤样的分子结构片段,结合量化计算模拟,构建了氧化煤、萃余煤以及氧化萃余煤平均分子结构模型。得出的主要结论如下:(1)除灰褐煤经H2O2氧化后,萃取物主要成分为脂肪链的羧酸类化合物,以C2~C5的二元羧酸为主。氧桥键是褐煤分子结构中主要存在的桥键。综合元素分析、FTIR、13C-NMR和量化计算结果,构建了氧化煤平均分子结构模型,分子式为C96H90NO44,Mr=1960。理论计算得到的红外谱图与实验谱图基本相匹配。(2)依次采用正己烷、甲苯、四氢呋喃、甲醇萃取胜利褐煤。萃取物中以C10~C24的正构烷烃和单苯类取代物为主,含有少量的含氧类化合物。综合元素分析、FTIR、TG-GC/MS和量化计算结果,构建了萃余煤平均分子结构模型,分子式为C159H132O52N2S2,Mr=2964。理论计算得到的红外谱图与实验红外谱图基本相匹配。(3)各级萃余煤经双氧水氧化后,萃取物中氧化物种类大致相同,以C2~C5的二元羧酸为主。综合元素分析、FTIR、13C-NMR和量化计算,构建了氧化萃余煤平均分子结构模型,分子式为C72H57NO33,Mr=1463。优化结构后理论计算得到的红外谱图与实验红外谱图基本相匹配。(4)存在于褐煤平均分子结构模型中的含氧官能团主要为羰基、芳醚键、烷醚键、羧基、酚羟基以及醇羟基等,其中芳基醚的含量最高,烷基醚含量最少。萃取过程中,煤样含氧官能团的相对含量变化很少;氧化过程中,酚羟基和醇羟基容易被氧化,芳基醚键和烷基醚键较稳定。(5)煤中小分子物质不易发生氧化作用,在褐煤大分子骨架结构中连接在苯环和烷烃或醇类物质之间、苯结构之间的桥键易受热分解和氧化。而与萘和杂环化合物连接的桥键较稳定,不易发生氧化作用。连接煤大分子结构中易发生氧化作用的桥键或支链以2~5个C原子为主。(6)除灰褐煤界面不稳定,易发生吸附。煤样经过双氧水氧化和溶剂萃取后吸水能力减弱,煤界面稳定性提高。相对于氧化而言,煤样经多级萃取后,其界面稳定性较高。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ530

【相似文献】