和丰次烟煤逐级萃取物和萃余物官能团组成FT-IR分析

以酸洗和丰次烟煤为研究对象,依次采用石油醚、二硫化碳、甲醇、丙酮和丙酮/二硫化碳对煤样进行超声五级萃取,每级萃取物和萃余物分别记为Ei和Ri(i=1、2、3、4、5)。通过对Ei及Ri进行FT-IR表征,借助分段分峰拟合手段分析了萃取产物的分子结构。结果表明,五级萃取物的羟基氢键结构均以自缔合羟基氢键为主;在脂肪类物质中,除第三级萃取物E3以脂肪族-CH3和不对称的-CH2伸缩振动为主之外,其余几级萃取物均以对称和不对称的-CH2伸缩振动为主;E1主要以脂肪链末端-CH3的对称弯曲振动和-CH3、-CH2的不对称变形振动为主,说明石油醚主要将煤样中易于解离的化学键断裂;五级萃取中CS2溶解了更大比例的含脂肪侧链的芳香结构。各级萃余物所含官能团种类相同,说明煤样主体结构并未因逐级萃取而发生改变。萃取对残渣中芳香结构和羟基氢键结构影响较大。其中,酸洗煤样以苯环二取代为主,而萃取后以苯环四取代为主。萃取前,酸洗煤样中羟基氢键结构以羟基醚氢键为主,而萃取后转变成以自缔合羟基氢键为主。另外,分级萃取对含氧官能团和脂肪类官能团影响较小。对比红外结构参数发现,E1、E3及R5有较高的芳环缩合度,E4的脂肪直链较长、支链较少。     

表面改性活性炭负载催化剂Pt-Sn/AC的制备及其催化性能

分别将活性炭（AC-1）在65%HNO₃和空气中进行氧化处理,制得两种表面改性的活性炭载体（AC-2和AC-3）。以AC-1~AC-3为载体,采用等体积分步浸渍法制备了3种Pt-Sn/AC催化剂（Cat-1~Cat-3）,其结构经XRD, TEM, FT-IR, TG-DTG和N₂吸附-脱附表征。以正丁烷脱氢反应为模板反应,研究了Cat-1~Cat-3的催化性能。结果表明：Cat-2催化性能最好,正丁烷脱氢转化率71.5%,正丁烯选择性77.5%。     

霍州和兴和褐煤的热溶解聚及其有机氧的赋存形态

依次采用石油醚、二硫化碳、甲醇、丙酮和等体积的丙酮/二硫化碳混合溶剂对霍州（HZ）和兴和（XH）褐煤进行分级萃取得到萃取物（E₁-E₅）和萃取残渣（ER₁-ER₅）,利用甲醇、甲苯、等体积甲醇/甲苯混合溶剂和丙酮等溶剂分别对ER₅在320℃进行热溶得到热溶物（SPs）。HZ和XH的累积萃取物产率分别为7.03%和7.86%,其中,E₃的产率最高;萃取残渣在甲醇/甲苯混合溶剂中的热溶物产率最高,ER_5,HZ和ER_5,XH的热溶物产率分别为45.76%和40.14%。E₁-E₅的傅里叶变换红外光谱（FT-IR）谱图中均有较强的脂肪C-H的伸缩振动峰,而SPs的FT-IR谱图中具有较强的C=C、C=O和缔合羟基的吸收峰。气相色谱质谱联用（GC/MS）分析表明,E₁-E₅中含氧化合物（OCOCs）以醇、醚和酮类化合物为主,而SPs中OCOCs以醇、酚和酮类化合物为主,且极性较强的溶剂有利于褐煤中OCOCs的溶出。与原煤FT-IR谱图相比,萃取残渣和热溶残渣的FT-IR谱图中缔合羟基、C=O和C-O-C的伸缩振动峰强度明显减弱。X射线光电子能谱（XPS）分析表明,两种褐煤中不同形态氧的相对含量为C-O > C=O > COO-,并且HZ具有更高的C-O和COO-含量。     

神木半焦粉末萃取物的组成特征

依次用石油醚、CS₂、CH₂Cl₂、丙酮和甲醇在索氏萃取器中萃取了神木半焦粉末,得到了五级萃取物(E_1-5)和最终的萃余物,总萃取率为1.76%。分别用气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)、大气压固体探针/飞行时间质谱仪(ASAP/TOF-MS)和电喷雾电离/飞行时间质谱仪(ESI/TOF-MS)分析了各级萃取物。用GC/MS分析的结果表明,在E₁中C_15-24的直链烷烃和E₂中3与4环的芳烃比较丰富,在E_3-5中含杂原子有机化合物较丰富,特别是E₄和E₅中含氧有机化合物的含量最高。与用GC/MS分析的结果相比,用ASAP/TOF-MS和ESI/TOF-MS从E_3-5中检测出更多的含杂原子有机化合物。     

淖毛湖褐煤分级萃取可溶有机质的组成结构特征及萃余残渣的热转化性能

采用二硫化碳、甲醇、丙酮和二硫化碳/丙酮(等体积混合溶剂)对淖毛湖褐煤(NL)进行逐级超声萃取,得到各级萃取物(E1-E4)和最终萃余物(ER)。采用GC-MS对各级萃取物E1-E4中的化合物组成和结构进行分析,发现E1中主要为烷烃、芳烃、醇类化合物和酯类化合物;E2中以烷烃、醇类化合物和酯类化合物为主。醇类化合物、酚类化合物以及酯类化合物是E3中的主要物质,且酯类化合物主要为邻苯二甲酸二酯类化合物。受到CS2和丙酮这两种溶剂协同作用的影响,E4中的烯烃类化合物的相对含量也比较高。采用FT-IR对NL、E1-E4和ER中所含官能团进行表征分析,结果发现,超声萃取过程只是将淖毛湖褐煤大分子骨架中游离的小分子化合物以及与大分子骨架以弱共价键相连的小分子萃取了出来,并未破坏煤样的大分子骨架结构。此外,NL和ER红外数据的分峰拟合结果显示,经过超声萃取后,ER中红外吸收峰的种类并未增加,只是峰的强度发生了改变。通过NL和ER的TG-DTG曲线可知,超声萃取后,NL的失重量由47.09%增加至51.04%,最大失重速率峰由450℃提前至430℃。NL和ER基于Coats-Redfern模型的热解动力学分析结果表明,经过超声萃取后,ER在快速热解阶段的活化能比NL更低,热解过程更容易进行。     

溶剂萃取预处理对低阶煤大分子结构的影响

为了研究溶剂预处理对低阶煤的固有大分子结构的影响,本研究对锡林郭勒褐煤（XLL）和神府次烟煤（SFC）分别进行了四氢呋喃（THF）索氏抽提、二硫化碳/N-甲基-2-吡咯烷酮（CS₂/NMP）混合溶剂抽提及热溶处理,并对所得抽余煤进行了傅里叶红外漫反射光谱分析（DRIFT）、热重分析（TGA）、压汞法分析（MI）和溶胀度测定。结果表明,溶剂抽提导致煤大分子结构重排和再缔合。其中,THF索式抽提和CS₂/NMP混合溶剂抽提可以改变非共价键交联作用,特别是氢键作用分布,从而不同程度地松弛煤大分子结构。然而,高温溶剂热溶处理主要促进了煤大分子的共价键交联,尤其是对锡林郭勒褐煤（XLL）。所有抽取煤的溶胀都受Fickian扩散控制,且所有抽取煤的溶胀活化能都低于原煤。     

准东次烟煤中长链烷醛的富集与分析(英文)

用等体积的二硫化碳(CDS)与丙酮的混合溶剂萃取了准东次烟煤得到可溶物,然后依次用石油醚(PE)和CDS萃取该可溶物为PE萃取物(E1)和CDS萃取物(E2)。在硅胶层析柱中依次用PE和30%的CDS/PE对E2进行洗脱,富集了长链烷醛(LCNAs,C18~27)并用气相色谱/质谱联用仪分析了LCNAs。分级萃取和柱层析提供了从中低阶煤中富集LCNAs的有效方法。LCNAs可能是煤中重要的生物标志物。     

逐级酸处理对锡盟褐煤的结构及热解特性的影响

为了探讨高硫褐煤提质利用中酸洗处理对煤质特性的影响,以内蒙古锡盟褐煤为研究对象,依次用HF、HNO₃和HCl的酸溶液进行预处理,对原煤及其酸处理样品进行了傅里叶变换红外光谱的煤结构表征、程序升温差热-热重实验的煤热解特性研究及其反应过程的动力学分析。结果表明,HF处理对煤样的结构影响不大,HNO₃的处理明显改变了HF处理后煤样中有机质的结构,HCl处理又使HNO₃处理引起的煤样中脂肪基团CH₃的吸收峰强度变化减弱;逐级酸处理对锡盟褐煤的热解特性存在一定的影响,HF和HNO₃处理对褐煤的热解反应性具有促进作用,HCl处理对其热解反应性的影响不大。动力学分析显示,不同过程酸预处理对褐煤热解过程的影响不能单独采用热解过程的总包反应活化能进行描述,热解活化能不仅与指前因子存在着补偿效应,也与热解阶段的失重量存在一定的关联。     

煤中矿物质对灰熔融和燃烧特性的影响

采用化学分步萃取、XRD和SEM-EDS、煤灰灰成分分析等测试方法对五彩湾煤中矿物质的赋存形态进行了研究,并对逐级萃取前后煤样的燃烧特性和灰熔融特性进行了分析和比较.结果表明,五彩湾煤中原始矿物质主要有方解石、硫酸钙、高岭石、石英、黄铁矿等;煤中钠含量很高,主要以水合离子的形态溶于煤的内水中;有机形态的钠、镁和钙提高了煤的燃烧特性;五彩湾煤的煤灰熔融性主要受铁钙物质的量比(F₂O₃/CaO)影响,灰熔融特性温度随铁钙物质的量比(F₂O₃/CaO)的增大而降低.     

酸洗脱灰及离子交换对低阶煤热溶剂提质分离的影响

采用酸洗脱灰、酸洗和Na/Co离子交换对两种低阶煤(MM和LY)进行预处理,然后以1-甲基萘为溶剂对预处理煤进行热溶剂提质萃取,把煤分成提质煤(UC)、高分子量萃取物(deposit)和低分子量萃取物(soluble)3种主要固体组分,以及少量水和气体产物。结果表明,通过脱灰和离子交换均提高了两种萃取物的收率及碳含量,并明显促进了煤中含氧官能团的脱除。脱灰后MM煤的高分子量萃取物收率从3.5%增加到9.5%,Na离子交换LY的低分子量萃取物的碳含量高达85.3%、氧含量低于6.4%。离子交换对两种萃取物的物理化学性质有明显的影响,Na+的影响尤为显著。酸洗脱灰和离子交换对低阶煤热溶剂提质萃取有明显促进作用。     

神华长焰煤大分子结构特征的研究

利用ASE 350型超声快速溶剂抽提仪,在高温高压下对神华长焰煤(SH)进行二硫化碳/N-甲基吡咯烷酮(CS₂/NMP)混合溶剂抽提,抽提率约为25%(质量分数)。将得到的抽提残渣(SHC)进行钌离子催化氧化(RICO)降解反应,并对产物进行了离子色谱(IC)检测和以四甲基氢氧化铵(TMAH,25%甲醇溶液)为衍生化试剂的热辅助-在线甲酯化后的气质联用仪(GC-MS)检测分析。结果表明,神华长焰煤大分子结构中含有C_2~28烷基侧链,C_2~22的连接芳环的烷基桥链,有相对较多的醚键链接的芳环结构存在,芳环缩合程度相对较低(主要以含有2~4个苯环的共轭结构为主),有较多的醚键链接的芳环结构及羟基(-OH)、羰基(=C=O)和甲氧基(-OCH₃)等形式含氧基团以及含硫和氮等杂原子化合物的存在。     

离子液体溶胀对煤直接液化残渣结构及热解性能的影响

采用四种相同阴离子不同有机链长阳离子的离子液体([EMIM][MeSO_4]、[BMIM][MeSO_4]、[HMIM][MeSO_4]和[OMIM][MeSO_4])对煤直接液化残渣(DCLR)进行溶胀处理,通过SEM、FT-IR和TG-DTG表征,分析了各离子液体溶胀对煤直接液化残渣溶胀效果、表面形貌、官能团分布、主体结构和热解性能的影响。溶胀结果表明,不同链长离子液体对煤直接液化残渣具有不同的溶胀效果,[HMIM][MeSO_4]对残渣溶胀效果最好,其溶胀度高达1.78。FT-IR表明,不同链长离子液体会不同程度地破坏煤中C-H键,使得脂肪族和芳香族类化合物的相对含量有所差异。由TG-DTG可知,不同链长离子液体溶胀对残渣热解性能的影响具有较大差异,其中,以离子液体[OMIM][MeSO_4]溶胀对残渣的热解最为有利,失重率高达47.5%;而离子液体[BMIM][MeSO_4]溶胀在一定程度上抑制了残渣的热解,其失重率低于未经溶胀处理的残渣。基于Coats-Redfern法的热解动力学分析表明,煤直接液化残渣及其溶胀残渣在低温段(180-480℃)的热解过程均符合二级反应动力学,高温段(480-825℃)均以三级和四级反应动力学为宜。另外,不同链长离子液体溶胀处理明显改变了残渣的热解活化能,其链越长残渣的热解活化能越高。     

先锋褐煤及其热溶残煤的过氧化氢氧解

利用1-甲基萘（1-MN）对先锋褐煤进行热溶,并在温和条件下分别对原煤及其热溶残煤进行过氧化氢氧化。结合元素分析和FT-IR对各级产物进行结构表征,用GC/MS对氧化反应水溶性产物的甲酯化衍生物进行分析。结果表明,先锋褐煤在1-MN中的热溶率较低,320 ℃下热溶残煤（TR）的收率为81.01%,该煤主要以共价键交联的大分子结构为主,非共价键缔合的小分子含量较低,并以脂肪结构为主,含一定量的羰基以及少量的羟基和芳香结构。原煤和热溶残煤氧化水溶性产物中α,ω-二羧基烷酸含量较高,同时还发现,相当含量的芳香酸及三元羧酸存在,其中,α,ω-二羧基烷酸主要以丙二酸和丁二酸为主;原煤中可溶小分子易被氧化并生成较复杂的产物。与原煤相比,热溶残煤结构更为规整,氧化主要以共价键交联的大分子结构的氧化解聚为主,氧解率较低,水溶性氧解产物也较简单,种类较少,据此推测先锋褐煤的桥键主要以为-CH₂-和-CH₂-CH₂-为主。     

白音华褐煤可溶有机质的组成和结构特征

依次采用石油醚、环己烷、二硫化碳、丙酮、甲醇和等体积的丙酮/二硫化碳混合溶剂对白音华褐煤(BL)进行分级萃取得到萃取物(E_1-E_6),利用甲醇、甲苯和等体积的甲醇/甲苯混合溶剂对萃取残渣进行连续热溶得到热溶物(SP_1-SP_3)。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、气相色谱质谱(GC/MS)和实时直接分析-质谱(DART-MS)对萃取物和热溶物的组成和结构特征进行了分析。BL总的萃取物产率和热溶物产率分别为9.37%和21.84%。E_5和E_6的FT-IR谱图中有较强的羟基吸收峰,而E_1的FT-IR谱图中脂肪C-H的伸缩振动峰强度明显高于其他萃取物;三种溶剂热溶物的FT-IR谱图相似,但SP_1和SP_3的FT-IR谱图中羟基吸收峰较强。E_1和E_5中GC/MS可检测化合物分别以烷烃和芳烃为主,E_5中还含有较多的含氧化合物;三种热溶物中化合物均以烷烃和芳烃为主,SP_3中酚类、酮类和酯类等含氧化合物的含量较高。DART-MS可检测出萃取物和热溶物中GC/MS无法检测出的较强极性和难挥发化合物;热溶物中含量较高的化合物的碳数和等价双键数(Double bond equivalent,DBE)分别集中分布在10-25和2-16,并且DBE随碳数增加而增加。     

应用红外光谱研究脱灰对伊敏褐煤结构的影响

对伊敏褐煤的原煤和脱灰煤进行了红外光谱分析,并通过分段分峰拟合分析了脱灰前后伊敏煤结构的变化。结果表明,脱灰处理对煤中有机结构会产生一定影响。对脂氢和羟基氢键有机结构影响较小,脱灰后,脂氢结构中CH₂不对称伸缩振动没有变化,CH伸缩振动明显减少,而CH₂对称伸缩振动和CH₃不对称伸缩振动略有增加;羟基氢键结构中羟基N羟基、自缔合羟基氢键以及羟基π氢键的强度有所降低,而环氢键和羟基醚氢键的吸收强度有所增加;对芳香结构和含氧官能团的影响较大,芳香结构由原煤中的苯环三取代占主导地位转变为脱灰煤中的苯环三和四取代;含氧官能团中烷基醚和脂肪羧酸脱灰后吸收峰的强度明显减弱,这是由于水解反应导致的,而酚羟基和羧酸脱灰后吸收强度明显增强。     

Isotopic studies and refined structure for the dimethyl ether–CS2 dimer

Rotational spectra of two additional isotopomers of the 1:1 dimer between dimethyl ether (DME) and carbon disulfide (CS₂) have been measured by Fourier-transform microwave spectroscopy, allowing an inertial fit of the structure of this complex. The isotopic data are consistent with a structure in which the CS₂ is aligned nearly perpendicular to the plane of the heavy atoms in DME, with internal motion of the CS₂ from one side of the DME to the other leading to an inversion splitting, ΔE, of 90.34 MHz. This corresponds to a barrier to the tunneling motion of 69(10) cm⁻¹. Ab initio calculations give two structures that are fairly consistent with the experimental rotational constants. One of these is similar to the experimental structure derived from the moments of inertia of three isotopic species, while in the other the CS₂ is aligned roughly along the lone pair direction of the DME, similar to previously observed hydrogen bonded complexes.     

贫煤O_2/CO_2气氛下燃烧时内在矿物质对SO_2和NO_x排放特性的影响

利用管式炉反应器在550-1 000℃对长治贫煤和脱矿物质煤分别在空气和O_2/CO_2气氛进行了燃烧实验。利用XRF、XRD等分析手段,对煤样的基本性能进行了分析表征,并采用热分析仪(TG-DTG)以及傅里叶红外气体分析仪(AntarisIGS)对贫煤燃烧过程中的燃烧特性和SO_2和NO_x释放规律进行了研究。结果表明,与原煤相比,脱矿物质煤的着火温度和燃烬温度有所降低;O_2/CO_2气氛下,原煤和脱矿物质煤的着火温度和燃烬温度都升高,说明当O_2浓度为20%时,空气气氛比O_2/CO_2气氛更易于着火和燃烬。此外,与长治原煤相比,脱矿物质煤在相同条件下燃烧时SO_2的释放量明显提高,而NO_x的释放量却有所降低。O_2/CO_2气氛下原煤燃烧时SO_2浓度比空气气氛下的要高,而脱矿物质煤燃烧时释放的SO_2浓度明显比空气气氛下的低;O_2/CO_2气氛下原煤和脱矿物质煤燃烧时释放的NOx浓度比空气气氛下燃烧时释放的NO_x浓度要低。     

Analysis of Geting Bituminous Coal by Electrospray Ionization and Direct Analysis in Real Time Mass Spectrometry

Understanding the structure and composition of coals is important for effective, clean, and value-added utilization. In addition to gas chromatography/mass spectrometry which is commonly used to analyze coal, mass spectrometry (MS) may be used with other ion sources such as electrospray ionization (ESI) and direct analysis in real time (DART) for characterization. In this work, Geting bituminous coal was extracted sequentially and exhaustively with petroleum ether, carbon disulfide, methanol, acetone, an isometric acetone/carbon disulfide mixture, tetrahydrofuran, and an isometric tetrahydrofuran/carbon disulfide mixture. Raw coal, extracts, and the extraction residue were analyzed using MS equipped with ESI or DART. Organic heteroatomic species in the extracts were determined by liquid chromatography-mass spectrometry equipped with ESI. Molecular weight distributions of organic species in raw coal, extracts, and extraction residue were characterized by ESI-MS and DART-MS. Associated molecules and homologous compounds in coal extracts were identified.