【摘要】：褐煤是煤化度最低的煤種,其熱值低、揮發(fā)分高,開發(fā)褐煤的非燃料利用途徑具有重要的意義。研究表明,褐煤通過堿-氧氧化可以得到十二種苯多羧酸和小分子酸,苯羧酸是有高附加值的化學(xué)品,廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、樹脂、增塑劑、合成纖維、食品、電子等行業(yè),而苯羧酸目前主要是通過石油中的芳烴氧化而得,隨著石油資源的日益枯竭,尋找一種新的苯多羧酸制取途徑具有重要的意義。本研究的主要內(nèi)容包括褐煤堿-氧氣氧化產(chǎn)物的分析,反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)物收率的影響考察,并通過產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和分布情況,反演褐煤和腐殖酸的結(jié)構(gòu)信息。褐煤堿氧化制苯羧酸的過程是先生成腐殖酸,進(jìn)而氧化生成水溶酸,最后得到苯羧酸,其中水溶酸組分的信息以往研究中很少涉及。本研究采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC/MS)技術(shù),建立了一種適合分析褐煤液相氧化產(chǎn)物的方法。研究表明,褐煤的水溶酸中含有一定量的雙環(huán)芳香羧酸——聯(lián)苯羧酸和萘羧酸,還有大量的單環(huán)產(chǎn)物。在檢測(cè)到的單環(huán)產(chǎn)物中,苯環(huán)上的酚羥基最容易被氧化,其次是乙�；腿┗�,苯環(huán)上的甲基轉(zhuǎn)化的速度最慢。氧化溫度、反應(yīng)時(shí)間和堿煤比對(duì)于褐煤制備苯羧酸的收率都有較為顯著的影響。以錫林浩特褐煤為原料,苯羧酸的總收率可以達(dá)到25.8 wt%,小分子酸總收率也同時(shí)達(dá)到40.7 wt%。本研究還采用多種分析測(cè)試技術(shù)對(duì)褐煤及腐殖酸的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,結(jié)合氧化產(chǎn)物中苯羧酸的收率分布,提出褐煤和腐殖酸的結(jié)構(gòu)模型。通過固體核磁共振和紅外光譜對(duì)褐煤和腐殖酸的碳骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性、定量分析,得到芳碳率、芳核結(jié)構(gòu)尺寸、含氧官能團(tuán)的分布等結(jié)構(gòu)信息；通過元素分析確定H/C值和O/C值,及N、S雜原子的分布情況；通過凝膠色譜(GPC)和熒光分析了解腐殖酸的質(zhì)量分布和芳香特性；通過氧化產(chǎn)物中苯羧酸的收率分布,推測(cè)褐煤大分子結(jié)構(gòu)中的芳香團(tuán)簇結(jié)構(gòu)可能形式,以此為基礎(chǔ)提出腐殖酸和褐煤的結(jié)構(gòu)模型。該模型較好的反映了褐煤堿-氧氧化的產(chǎn)物特征,其芳碳率、芳環(huán)取代度、氫碳原子比和芳核尺寸與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合度較高。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ533
【圖文】：

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圖３－５褐煤提取腐植酸的掃描電鏡圖及ＥＤＳ能譜分析（１０００倍、１００００倍）逡逑Ｆｉｇ．３－５邋ＳＥＭ－ＥＤＳ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋ＨＡ邋ｆｒｏｍ邋ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ邋（Ｘ邋１０００，Ｘ邋１００００）逡逑圖３－６是不同放大倍數(shù)的褐煤氧化所得腐殖酸的掃描電鏡圖，可ｗ看出氧化所逡逑得的腐誼酸的表面較為光滑，并且具有巧層的結(jié)構(gòu)。層間的排列規(guī)則而緊湊，從而逡逑使外觀表面顯得很致密。ＥＤＳ分析顯示０／Ｃ值與褐煤相比有所增加，結(jié)果與元素分逡逑析相吻合，說明褐煤在提取和氧化的過程中，簇基的生成和焌經(jīng)基的引入導(dǎo)致０元逡逑素含量的X椉�。辶x希矗瑰義

本文編號(hào)：2729194