【摘要】：褐煤屬于低階煤,在很大程度上保留了成煤植物的復雜大分子結構,將其中的有機質定向轉化為高附加值的化學品,是褐煤資源高效利用的理想途徑和重大難題。因此,從分子水平上揭示褐煤可溶有機質的組成和結構特征對其有效轉化和利用具有重要意義。本課題以昭通褐煤(ZL)為研究煤樣,使用環(huán)己烷、二硫化碳、甲醇、丙酮和等體積二硫化碳/丙酮混合溶劑對ZL進行常溫超聲輻射萃取,萃取殘渣(ER)于環(huán)己烷和甲醇溶劑中在100-300 oC間進行分級變溫熱溶,萃取物和熱溶物(SPs)的總收率分別為3.00%和47.40%。使用傅立葉變換紅外(FTIR)光譜儀、氣相色譜/質譜聯(lián)用儀(GC/MS)和傅立葉變換離子回旋共振質譜儀(FTICR MS)分析萃取物和SPs。結果表明萃取能夠將游離的小分子化合物剝離出來,且主要是烷烴、芳烴和雜原子化合物,其分子量分布集中在300-600 u,不飽和度分布主要集中在2-6;芳烴主要以1環(huán)和2環(huán)芳烴為主,如苯和萘及其同系物;含雜原子的化合物主要以吡啶、咪唑、哌嗪、噻吩和硫醚的形式存在。低溫條件下熱溶主要是將ER中未萃取出來的小分子溶出,且以烷烴為主;高溫熱溶時橋鍵發(fā)生斷裂以致更多小分子化合物溶出,且以酚類化合物為主,并集中在200 oC以上的甲醇熱溶物(SPM)中。根據(jù)FTICR MS分析,堿性N1和N1Oy(y=1-3)類化合物主要集中在SPM-250中,可能是因為吡啶氮類物質在250 oC之前不易被溶出。ZL、ER和熱溶殘渣(TDR)三種固體樣品使用FTIR光譜儀、固體13C核磁共振(NMR)、X射線光電子能譜儀、熱重分析儀和居里點熱裂解儀-GC/MS(CPP-GC/MS)進行直接表征。由13C NMR表征可知,ZL和ER中的碳元素以脂肪碳為主,平均亞甲基鏈偏長,且有機質中每個芳香簇平均擁有2-3個芳環(huán);而TDR中的碳以芳香碳為主,且有機質中每個芳香簇平均擁有4-5個芳環(huán)。ZL、ER和TDR中氧元素主要以C-O、羰基和呋喃環(huán)的形式存在;氮元素存在形式主要為吡咯、吡啶、氨和季氮;硫元素的主要賦存形態(tài)包括硫醇、砜、亞砜、噻吩和無機硫。CPP-GC/MS的分析結果顯示ZL和ER的熱解產(chǎn)物基本一致,且與TDR相比差異較大。綜合以上結果,超聲輻射萃取只是將ZL中部分游離的小分子化合物萃取出來,并沒有破壞ZL的大分子骨架結構,但是熱溶能夠破壞ER中的Cal-Cal、Cal-O、Cal-N和Cal-S等共價鍵,使可溶組分大量溶出。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ536

【參考文獻】

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2 王娜,孫成功,李保慶;煤中低分子化合物研究進展[J];煤炭轉化;1997年03期

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