【摘要】：氧和氮是煤中兩種主要的雜原子元素。高有機氧含量是導(dǎo)致褐煤熱值低的主要因素,但也為從褐煤中獲取精細化學(xué)品提供了機遇。燃煤過程中氮以氮氧化物釋放出來,導(dǎo)致酸雨、光化學(xué)煙霧、溫室效應(yīng)和臭氧層破壞等一系列污染問題。因此,研究褐煤中有機氧和有機氮的賦存形態(tài)對有效分離和利用褐煤中含氧和含氮有機化合物,揭示褐煤大分子結(jié)構(gòu)特征和控制燃煤污染具有重要意義。為從分子水平上研究褐煤中有機氧和有機氮的賦存形態(tài),需采用可分離和非破壞或輕度破壞方法將褐煤中的有機質(zhì)有效地溶出。本論文選擇先鋒(XF)和白音華(BYH)兩種褐煤為研究煤樣,首先考察了兩種褐煤在二硫化碳(CDS)和丙酮(AC)單一溶劑的連續(xù)萃取和等體積的CDS/AC混合溶劑萃取,得到萃取物和萃余煤。XF和BYH煤CDS和AC的連續(xù)萃取率、AC和CDS的連續(xù)萃取率及等體積CDS/AC混合溶劑的萃取率分別為4.51,3.59,6.54%和3.02,2.79,6.10%,這說明CDS和AC在兩種褐煤萃取過程中存在協(xié)同效應(yīng)。然后以兩種褐煤混合溶劑的萃余煤為研究對象,利用高壓釜在300 oC考察其在甲苯和甲醇單一溶劑連續(xù)熱溶和等體積的甲苯/甲醇混合溶劑熱溶,得到熱溶物和熱溶殘渣。XF和BYH萃余煤甲苯和甲醇連續(xù)熱溶率、甲醇和甲苯連續(xù)熱熔率和混合溶劑熱溶率分別為14.80,32.18,43.94%和17.91,19.15,30.32%,這說明甲苯和甲醇在兩種褐煤萃余煤熱溶過程中也存在明顯的協(xié)同效應(yīng)�；旌先軇┹腿『蜔崛苣軌驈暮置褐械玫礁嗟挠袡C質(zhì),為全面研究褐煤中有機氧和有機氮化合物的組成和結(jié)構(gòu)特征提供可能。利用傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、熱重(TG)、X射線光電子能譜(XPS)、和固體實時質(zhì)譜(DART-MS)對原煤、萃余煤和熱溶殘渣進行分析。原煤的DART-MS質(zhì)譜峰稠密,而萃余煤和熱溶殘渣的DART-MS質(zhì)譜峰明顯減少,此外,萃余煤和熱溶殘渣的FT-IR峰強度與原煤相比明顯減弱;原煤和萃余煤的熱重曲線峰值溫度(Tp)和最大失重速率相似,而萃余煤的失重率略低于原煤,熱溶殘渣的失重率明顯的低于原煤,且Tp向高溫區(qū)移動。XPS分析結(jié)果表明兩種褐煤有機氧主要以碳氧單鍵類(包括醚鍵和羥基)、羰基和羧基形式存在,而有機氮主要以吡啶氮(N-6)、吡咯氮(N-5)和季氮(N-Q)存在。與原煤相比,萃余煤和熱溶殘渣C=O、C-O和N-5含量較高,COO-和N-6含量較低,且有機氧和有機氮以C-O和N-5為主。利用FT-IR、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)和大氣壓化學(xué)電離飛行時間質(zhì)譜(APCI-TOF/MS)對萃取物和熱溶物進行分析。結(jié)果表明,萃取物中的含氧化合物(OCOCs)主要為酮和酯,而熱溶物中OCOCs主要為酚、酮和酯。酚類化合物主要為含異丙基和不同數(shù)目甲基的苯酚衍生物,其中甲基酚的含量最高;酮主要以烯酮和乙酮為主;酯以辛烷酸甲酯到二十八烷酸甲酯連續(xù)分布的烷酸甲酯為主。萃取物和熱溶物中的含氮化合物(NCOCs)均主要為胺、吡啶和喹啉。
【圖文】：

碩士學(xué)位論文3 煤的超聲輔助萃取3 Ultrasonic-assisted Extraction of Coal Samples大量的有機小分子化合物以游離態(tài)或鑲嵌在煤的大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中[114]。這些游離的小分子化合物與煤大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作用力較弱，在常溫下即可利用溶劑萃取出來。本章采用 CDS、AC 和等體積的 CDS/AC 混合液作為溶劑，對 BYH 和 XF 進行常溫超聲輔助萃取，盡可能地完全萃取出兩種褐煤中游離的有機質(zhì)，以全面了解兩種褐煤中游離的有機氧和有機氮的賦存形態(tài)。3.1 煤樣分析與表征（Coal samples Analysis and Characterization）3.1.1 SEM 分析圖 3-1 為原煤的 SEM 分析。

22圖 3-9 BYH 和 XF 的超聲輔助萃取率gure 3-9 Extract yields of BYH and XF during ultrasonic-assisted extra知，，BYH 和 XF 在 CDS 和 AC 連續(xù)萃取的總萃取率分別為 連續(xù)萃取的總萃取率分別為 2.79 和 3.59%；而在混合溶劑%。混合溶劑的萃取率明顯高于兩種溶劑連續(xù)萃取率之和，取過程中存在協(xié)同效應(yīng)，利用混合溶劑的這種協(xié)同效應(yīng)可離的小分子化合物。
【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】：2015
【分類號】：TQ533.1

【參考文獻】

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本文編號：2617915