先鋒和白音華褐煤中有機氧和有機氮賦存形態(tài)研究.pdf

1、氧和氮是煤中兩種主要的雜原子元素。高有機氧含量是導致褐煤熱值低的主要因素，但也為從褐煤中獲取精細化學品提供了機遇。燃煤過程中氮以氮氧化物釋放出來，導致酸雨、光化學煙霧、溫室效應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，揭示褐煤大分子結構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

2、煤中的有機質有效地溶出。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。然后以兩

3、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。混合溶劑萃取和熱溶能夠從褐煤中得到更多的有機質，為全面研究褐煤中有機氧

4、和有機氮化合物的組成和結構特征提供可能。
　　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）、和固體實時質譜（DART-MS）對原煤、萃余煤和熱溶殘渣進行分析。原煤的DART-MS質譜峰稠密，而萃余煤和熱溶殘渣的DART-MS質譜峰明顯減少，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

5、率明顯的低于原煤，且Tp向高溫區(qū)移動。XPS分析結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-質譜聯(lián)用儀（GC-MS）和大氣壓化學電離飛行時間質譜（APCI-TOF/MS）對萃