【摘要】：腐植酸是一種結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜的非均一性大分子有機(jī)質(zhì),將其分離成性質(zhì)變化較窄、成分相對均一腐植酸有利于更好的了解這類有機(jī)大分子物質(zhì)。本文以昭通褐煤為研究對象,采用pH值在4~12內(nèi)的提取液對其進(jìn)行連續(xù)分級提取,制備不同腐植酸級分,并表征各級分的基本結(jié)構(gòu)特征。基于凝膠色譜分析、TG-FTIR-GC/MS分析、元素分析、~(13)C NMR等分析結(jié)果,構(gòu)建腐植酸分子結(jié)構(gòu)模型,旨在進(jìn)一步探索腐植酸分子與水結(jié)合形式以及腐植酸的精細(xì)化利用提供一定的理論研究基礎(chǔ)。研究結(jié)果表明:(1)昭通褐煤中總腐植酸與游離腐植酸含量分別為54.38%,43.6%�；诓煌琾H提取的腐植酸級分記為HA-4、HA-6、HA-8、HA-10、HA-12,對應(yīng)產(chǎn)率為4.32%、9.56%、8.71%、11.80%、14.70%,五種腐植酸總產(chǎn)率為49.09%。(2)各腐植酸級分中總酸性基團(tuán)和羧基含量隨著提取液pH值的增加而下降,酚羥基含量呈現(xiàn)出的相反變化趨勢;除HA-6級分外,隨著提取液pH值的增加,C和N含量增大,而O與O/C不斷減少;紫外-可見光譜、FT-IR、凝膠色譜等分析結(jié)果表明,提取液為酸性時,腐植酸級分中含有較多的含氧官能團(tuán)和脂肪結(jié)構(gòu),其中HA-4含有較多的羧基與脂肪結(jié)構(gòu),而HA-6含氧官能團(tuán)種類較為豐富;隨著提取液pH的增加,腐植酸中含氧官能團(tuán)減少,芳香結(jié)構(gòu)增加,平均分子量增加,這表明本文分級提取腐植酸的方法能夠很好的降低腐植酸的異質(zhì)性。(3)TG-FTIR-GC/MS分析結(jié)果表明,在300~500℃階段是腐植酸主要的熱解過程,其熱解產(chǎn)物最能反映出腐植酸分子的結(jié)構(gòu)組成,CO,CO_2和CH_4是腐植酸熱解過程中主要不冷凝氣體產(chǎn)物;不同腐植酸級分的熱解產(chǎn)物具有明顯的差異,含氧類化合物主要以苯酚為主,同時含有不同比例的酯類、醇類、醛類、酮類等;隨著提取液pH的增加,檢測到的總含氧類化合物逐漸減少,檢測到的芳香族化合物增加;單環(huán)化合物主要為苯及烷基苯,其中單取代苯含量較高,這表明連接在苯環(huán)上的官能團(tuán)或氧橋鍵不穩(wěn)定易斷裂;多環(huán)有聯(lián)苯、萘、呋喃、苊、厑及其衍生物等;含N化合物主要以吡啶及其衍生物的形式存在。(4)綜合元素分析、FI-TR分析、凝膠色譜分析、~(13)C NMR分析結(jié)果,得到HA-6基本結(jié)構(gòu)參數(shù),構(gòu)建HA-6分子結(jié)構(gòu)模型分子式為C_(41)H_(39)NO_(25),Mr=945。結(jié)構(gòu)模型特點:芳香族化合物較少,僅含有2個苯環(huán),氮原子主要以吡啶的形式存在,脂肪結(jié)構(gòu)以較短的支鏈存在,而含氧官能團(tuán)以羧基為主,其次還有酚羥基與羰基。利用高斯軟件對模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及頻率的計算,得到模型參數(shù)與實驗參數(shù)吻合較好,構(gòu)建的模型較為合理。(5)綜合元素分析、FI-TR分析、凝膠色譜分析、~(13)C NMR分析結(jié)果,得到HA-12基本結(jié)構(gòu)參數(shù),最終確定分子式為C_(155)H_(127)N_3O_(65),Mr=3069,結(jié)構(gòu)模型特點為:HA-12結(jié)構(gòu)中苯環(huán)11個,苯環(huán)主要取代形式為四取代與三取代,苯環(huán)上取代基多為易斷裂的官能團(tuán)或橋鍵,雜環(huán)化合物主要有萘、苯并呋喃、2-丙基-吡啶。含氧官能團(tuán)主要以酚羥基為主,而酯基、醚鍵、羰基等作為HA-12的交聯(lián)結(jié)構(gòu)存在。利用高斯軟件對模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及頻率的計算,得到模型參數(shù)與實驗參數(shù)吻合較好,構(gòu)建的模型較為合理。該論文有圖41幅,表28個,參考文獻(xiàn)89篇。
【圖文】：

源概述(Overview of Lignite Resources)源分布明褐煤儲量達(dá)到 4 萬億噸，占煤炭總儲量的 40%[18-19]中國、澳大利亞、俄羅斯等國家。在我國，褐煤資源非量達(dá)到了 1303 億噸，占煤炭總量的 14%，褐煤資源主個地區(qū)，，分別占全國褐煤儲量的 75%，20%。圖 1-1 表，由可以看出，我國是富煤、貧油、少氣的國家，且煤優(yōu)勢的低位，并且在短時期內(nèi)不會改變。近年來，我國，對能源的需求量越來越大，隨著高品質(zhì)煤的儲量逐量也在逐年增加，但由于其高水分含量和低熱值等特，大多數(shù)直接用于燃燒發(fā)電，大大限制其利用范圍，然官能團(tuán)，使得褐煤有可能作為生產(chǎn)增值化學(xué)品的化工

腐殖質(zhì)基本骨架模型如圖1-3 所示。圖 1-2 Jansen 腐植酸結(jié)構(gòu)模型Figure 1-2 Molecular model of Jansen humic acid圖 1-3 腐殖質(zhì)基本骨架模型Figure 1-3 Basic skeleton model of humusHOOOH2NOHHOOCCOOHOOCOOHHOOHOH
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD849.2;O636.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2665459