离子液体对羊场湾煤热溶解聚的影响与评价

发布时间：2020-09-05 10:05

　　 溶剂萃取是探索煤结构特征、制备超净煤和对煤进行提质的重要方法之一,对于实现煤资源高效清洁转化也具有重要意义。本文主要研究宁夏回族自治区宁东煤炭基地的羊场湾(YCW)煤经9种常规有机溶剂常温萃取和7种离子液体(Ionic liquids,ILs)热溶解聚。解离富集煤中可溶部分进一步分析其非破坏性或者选择破坏性,分析ILs热溶解聚物中低相对分子量产物的组成和结构一定程度上反映YCW煤部分结构信息,同时结合工业分析、元素分析、XRD、FT-IR、XPS、13CNMR等利用物理常数统计结构解析结果构建YCW煤微观大分子结构模型并对其进行量子化学计算,此研究旨在探究在温和条件下直接分离富集煤炭中各组分有机物或使煤炭定向转化的有效方法,探究以煤中直接分离所得族组分为原料进一步合成高附加值精细化学品的可行方案,填补宁东煤炭在微观结构及反应性研究的空白。研究表明:YCW煤在所选取的9种溶剂中的萃取产率遵循DMSONMPDMFALKYMETCYCDMKPETCYH的萃取规律,萃取产率还以含氮类、醇类、酮类、烃类的次序递减。还发现对于同类溶剂而言,极化率越大,萃取产率也越高。DMSO较DMF和NMP能够更多的溶解ILs热溶解聚物,加上DMSO对YCW煤镜质组的萃取产率较高,不同ILs热溶解聚的YCW煤镜质组在DMSO中的萃取产率遵循着如下规律:[Bmim][CF3S03][Bmim][Cl][Emim][AC][Bmim][AC][Emim][BF4][Bmim][BF4][HOEtmim][BF4]。热溶解聚能力不仅与ILs阳离子的体积大小有关,还与阴离子的核电荷数有关。ILs回收率均在90%以上,回收再生ILs与新鲜离子液体FT-IR的谱图比,除氢键外几乎没有变化,回收利用ILs三次热溶解聚萃取产率几乎没有降低,这也表明ILs在热溶解聚过程和反萃取回收过程中没有受到污染,并且保持良好的性能。分析萃取产物FT-IR谱图,表明萃取产物基本能代表YCW煤镜质组的基本结构。分析常规有机溶剂萃取产物及ILs热溶解聚产物GC/MS结果表明,不同有机溶剂和不同ILs对YCW煤作用所得萃取物质的含量种类各不相同,大致上分为一下几类:脂肪烃、芳香烃、醇醚类、酯类、酮类、酚类、含氮类、羧酸类和其他化合物,其峰顺序直链烷烃早于支链烷烃且C7～C44均出现,萃取物中芳烃含有苯、萘、蒽、菲、芘均出现且含量以苯和萘、蒽为主。通过富集宁东煤炭镜质组,利用工业、元素分析等传统分析方法结合XRD、FT-IR、XPS、13CNMR等表征手段配合有机溶剂萃取和ILs热溶解聚所得产物GC/MS分析,根据族组分结构得到芳香结构基本分布,并计算得到YCW煤镜质组XBP为0.23,以此建立YCW煤大分子模型。在对的模型屡次校正、退火计算和模型优化的基础上,得到了合理的YCW煤分子构型。对合理的煤炭大分子结构采用全电子量子化学计算,得出了煤炭分子结构的红外光谱与核磁共振图,模拟图谱与实验所测谱图的峰形和峰强度上均能很好的吻合,由此,搭建的YCW煤大分子模型的合理性得以检验。
【学位单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ530.2
【部分图文】：

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逦第一章绪论逡逑奠定了良好的基础，在１９５７年，ＶａｎＫｒｅｖｅｌｅｎ［７９］依据ＩＲ光谱、统计结构分析法修饰了邋Ｆｕｃｈｓ模逡逑型，其结构模型如图１－７所示。Ｆｕｃｈｓ模型的突出特征是芳香核比较大，最大达到１１个，平均逡逑有９个苯环。在２０世纪６０年代以前被许多探宄者看做是最合理的煤分子结构模型［８ｅ＿８１］。逡逑（２）

（５）邋Ｓｈｉｎｎ邋模型逡逑１９８４年，Ｓｈｉｎｎ提出了一个极为复杂的煤炭分子结构，该模型依据是煤在一段、二段液化生逡逑成物的分布情况，即Ｓｈｉｎｎ模型［８７］该模型又称为煤的反应结构模型（图１－１１），该模型的煤大逡逑分子结构式为Ｃ６６１Ｈ５６１Ｎ４０７４Ｓ６，分子量高达１００００邋ａｍｕ，表现出如缩合的吡喃、喹啉和呋喃等逡逑的结构单元特征。此结构认为：短的脂肪链和醚键连接芳香环或氢化芳香环单元，从而聚合成逡逑大分子的聚合体，镶嵌在聚合体孔、洞或穴中小分子物质，可经由溶剂萃取出来。阐明了一直逡逑以来有关煤中存在可萃取部分的争议。逡逑２．物理结构模型逡逑（１）邋Ｈｉｒｓｃｈ邋模型逡逑１９５４年，Ｈｉｒｓｃｈ邋［８８］根据Ｘ射线衍射研究结果提出了邋Ｈｉｒｓｃｈ模型（图１－１２），根据煤化逡逑程度的差异把Ｈｉｒｓｃｈ模型划分为３种不同的结构即敞开式结构、液态结构和无烟煤结构。逡逑Ｈｉｒｓｃｈ模型直接客观的表现出煤在变化阶段中物理构型的改变。但是对芳香片含义的解释不准逡逑确，也没有反应出煤炭分子组成的不均性。逡逑－１０－逡逑

【参考文献】

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本文编号：2812890