【摘要】：對褐煤大分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識是研究褐煤熱解、氣化、液化、燃燒的基礎(chǔ)。本文以勝利褐煤為研究對象,采用溫和氧化、快速溶劑分級萃取等方法,利用FTIR、GC/MS、13C-NMR以及TG-GC/MS聯(lián)用儀等手段分別對萃取物和殘余物進(jìn)行表征,探討分析了煤樣的分子結(jié)構(gòu)片段,結(jié)合量化計算模擬,構(gòu)建了氧化煤、萃余煤以及氧化萃余煤平均分子結(jié)構(gòu)模型。得出的主要結(jié)論如下:(1)除灰褐煤經(jīng)H2O2氧化后,萃取物主要成分為脂肪鏈的羧酸類化合物,以C2~C5的二元羧酸為主。氧橋鍵是褐煤分子結(jié)構(gòu)中主要存在的橋鍵。綜合元素分析、FTIR、13C-NMR和量化計算結(jié)果,構(gòu)建了氧化煤平均分子結(jié)構(gòu)模型,分子式為C96H90NO44,Mr=1960。理論計算得到的紅外譜圖與實驗譜圖基本相匹配。(2)依次采用正己烷、甲苯、四氫呋喃、甲醇萃取勝利褐煤。萃取物中以C10~C24的正構(gòu)烷烴和單苯類取代物為主,含有少量的含氧類化合物。綜合元素分析、FTIR、TG-GC/MS和量化計算結(jié)果,構(gòu)建了萃余煤平均分子結(jié)構(gòu)模型,分子式為C159H132O52N2S2,Mr=2964。理論計算得到的紅外譜圖與實驗紅外譜圖基本相匹配。(3)各級萃余煤經(jīng)雙氧水氧化后,萃取物中氧化物種類大致相同,以C2~C5的二元羧酸為主。綜合元素分析、FTIR、13C-NMR和量化計算,構(gòu)建了氧化萃余煤平均分子結(jié)構(gòu)模型,分子式為C72H57NO33,Mr=1463。優(yōu)化結(jié)構(gòu)后理論計算得到的紅外譜圖與實驗紅外譜圖基本相匹配。(4)存在于褐煤平均分子結(jié)構(gòu)模型中的含氧官能團(tuán)主要為羰基、芳醚鍵、烷醚鍵、羧基、酚羥基以及醇羥基等,其中芳基醚的含量最高,烷基醚含量最少。萃取過程中,煤樣含氧官能團(tuán)的相對含量變化很少;氧化過程中,酚羥基和醇羥基容易被氧化,芳基醚鍵和烷基醚鍵較穩(wěn)定。(5)煤中小分子物質(zhì)不易發(fā)生氧化作用,在褐煤大分子骨架結(jié)構(gòu)中連接在苯環(huán)和烷烴或醇類物質(zhì)之間、苯結(jié)構(gòu)之間的橋鍵易受熱分解和氧化。而與萘和雜環(huán)化合物連接的橋鍵較穩(wěn)定,不易發(fā)生氧化作用。連接煤大分子結(jié)構(gòu)中易發(fā)生氧化作用的橋鍵或支鏈以2~5個C原子為主。(6)除灰褐煤界面不穩(wěn)定,易發(fā)生吸附。煤樣經(jīng)過雙氧水氧化和溶劑萃取后吸水能力減弱,煤界面穩(wěn)定性提高。相對于氧化而言,煤樣經(jīng)多級萃取后,其界面穩(wěn)定性較高。
【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】：2016
【分類號】：TQ530

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本文編號：2690663