溶劑萃取是探索煤結(jié)構(gòu)特征、制備超凈煤和對煤進(jìn)行提質(zhì)的重要方法之一,對于實現(xiàn)煤資源高效清潔轉(zhuǎn)化也具有重要意義。本文主要研究寧夏回族自治區(qū)寧東煤炭基地的羊場灣(YCW)煤經(jīng)9種常規(guī)有機(jī)溶劑常溫萃取和7種離子液體(Ionic liquids,ILs)熱溶解聚。解離富集煤中可溶部分進(jìn)一步分析其非破壞性或者選擇破壞性,分析ILs熱溶解聚物中低相對分子量產(chǎn)物的組成和結(jié)構(gòu)一定程度上反映YCW煤部分結(jié)構(gòu)信息,同時結(jié)合工業(yè)分析、元素分析、XRD、FT-IR、XPS、13CNMR等利用物理常數(shù)統(tǒng)計結(jié)構(gòu)解析結(jié)果構(gòu)建YCW煤微觀大分子結(jié)構(gòu)模型并對其進(jìn)行量子化學(xué)計算,此研究旨在探究在溫和條件下直接分離富集煤炭中各組分有機(jī)物或使煤炭定向轉(zhuǎn)化的有效方法,探究以煤中直接分離所得族組分為原料進(jìn)一步合成高附加值精細(xì)化學(xué)品的可行方案,填補寧東煤炭在微觀結(jié)構(gòu)及反應(yīng)性研究的空白。研究表明:YCW煤在所選取的9種溶劑中的萃取產(chǎn)率遵循DMSONMPDMFALKYMETCYCDMKPETCYH的萃取規(guī)律,萃取產(chǎn)率還以含氮類、醇類、酮類、烴類的次序遞減。還發(fā)現(xiàn)對于同類溶劑而言,極化率越大,萃取產(chǎn)率也越高。DMSO較DMF和NMP能夠更多的溶解ILs熱溶解聚物,加上DMSO對YCW煤鏡質(zhì)組的萃取產(chǎn)率較高,不同ILs熱溶解聚的YCW煤鏡質(zhì)組在DMSO中的萃取產(chǎn)率遵循著如下規(guī)律:[Bmim][CF3S03][Bmim][Cl][Emim][AC][Bmim][AC][Emim][BF4][Bmim][BF4][HOEtmim][BF4]。熱溶解聚能力不僅與ILs陽離子的體積大小有關(guān),還與陰離子的核電荷數(shù)有關(guān)。ILs回收率均在90%以上,回收再生ILs與新鮮離子液體FT-IR的譜圖比,除氫鍵外幾乎沒有變化,回收利用ILs三次熱溶解聚萃取產(chǎn)率幾乎沒有降低,這也表明ILs在熱溶解聚過程和反萃取回收過程中沒有受到污染,并且保持良好的性能。分析萃取產(chǎn)物FT-IR譜圖,表明萃取產(chǎn)物基本能代表YCW煤鏡質(zhì)組的基本結(jié)構(gòu)。分析常規(guī)有機(jī)溶劑萃取產(chǎn)物及ILs熱溶解聚產(chǎn)物GC/MS結(jié)果表明,不同有機(jī)溶劑和不同ILs對YCW煤作用所得萃取物質(zhì)的含量種類各不相同,大致上分為一下幾類:脂肪烴、芳香烴、醇醚類、酯類、酮類、酚類、含氮類、羧酸類和其他化合物,其峰順序直鏈烷烴早于支鏈烷烴且C7～C44均出現(xiàn),萃取物中芳烴含有苯、萘、蒽、菲、芘均出現(xiàn)且含量以苯和萘、蒽為主。通過富集寧東煤炭鏡質(zhì)組,利用工業(yè)、元素分析等傳統(tǒng)分析方法結(jié)合XRD、FT-IR、XPS、13CNMR等表征手段配合有機(jī)溶劑萃取和ILs熱溶解聚所得產(chǎn)物GC/MS分析,根據(jù)族組分結(jié)構(gòu)得到芳香結(jié)構(gòu)基本分布,并計算得到Y(jié)CW煤鏡質(zhì)組XBP為0.23,以此建立YCW煤大分子模型。在對的模型屢次校正、退火計算和模型優(yōu)化的基礎(chǔ)上,得到了合理的YCW煤分子構(gòu)型。對合理的煤炭大分子結(jié)構(gòu)采用全電子量子化學(xué)計算,得出了煤炭分子結(jié)構(gòu)的紅外光譜與核磁共振圖,模擬圖譜與實驗所測譜圖的峰形和峰強(qiáng)度上均能很好的吻合,由此,搭建的YCW煤大分子模型的合理性得以檢驗。
【學(xué)位單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ530.2
【部分圖文】：

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邐第一章緒論逡逑奠定了良好的基礎(chǔ)，在１９５７年，ＶａｎＫｒｅｖｅｌｅｎ［７９］依據(jù)ＩＲ光譜、統(tǒng)計結(jié)構(gòu)分析法修飾了邋Ｆｕｃｈｓ模逡逑型，其結(jié)構(gòu)模型如圖１－７所示。Ｆｕｃｈｓ模型的突出特征是芳香核比較大，最大達(dá)到１１個，平均逡逑有９個苯環(huán)。在２０世紀(jì)６０年代以前被許多探宄者看做是最合理的煤分子結(jié)構(gòu)模型［８ｅ＿８１］。逡逑（２）

（５）邋Ｓｈｉｎｎ邋模型逡逑１９８４年，Ｓｈｉｎｎ提出了一個極為復(fù)雜的煤炭分子結(jié)構(gòu)，該模型依據(jù)是煤在一段、二段液化生逡逑成物的分布情況，即Ｓｈｉｎｎ模型［８７］該模型又稱為煤的反應(yīng)結(jié)構(gòu)模型（圖１－１１），該模型的煤大逡逑分子結(jié)構(gòu)式為Ｃ６６１Ｈ５６１Ｎ４０７４Ｓ６，分子量高達(dá)１００００邋ａｍｕ，表現(xiàn)出如縮合的吡喃、喹啉和呋喃等逡逑的結(jié)構(gòu)單元特征。此結(jié)構(gòu)認(rèn)為：短的脂肪鏈和醚鍵連接芳香環(huán)或氫化芳香環(huán)單元，從而聚合成逡逑大分子的聚合體，鑲嵌在聚合體孔、洞或穴中小分子物質(zhì)，可經(jīng)由溶劑萃取出來。闡明了一直逡逑以來有關(guān)煤中存在可萃取部分的爭議。逡逑２．物理結(jié)構(gòu)模型逡逑（１）邋Ｈｉｒｓｃｈ邋模型逡逑１９５４年，Ｈｉｒｓｃｈ邋［８８］根據(jù)Ｘ射線衍射研究結(jié)果提出了邋Ｈｉｒｓｃｈ模型（圖１－１２），根據(jù)煤化逡逑程度的差異把Ｈｉｒｓｃｈ模型劃分為３種不同的結(jié)構(gòu)即敞開式結(jié)構(gòu)、液態(tài)結(jié)構(gòu)和無煙煤結(jié)構(gòu)。逡逑Ｈｉｒｓｃｈ模型直接客觀的表現(xiàn)出煤在變化階段中物理構(gòu)型的改變。但是對芳香片含義的解釋不準(zhǔn)逡逑確，也沒有反應(yīng)出煤炭分子組成的不均性。逡逑－１０－逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2812890