不同煤阶煤的表面含氧官能团的研究.pdfVIP

1惦2 不同煤阶煤的表面含氧官能团研究 秦育红m赵清艳1李敏 (1太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，太原030024 2．太原理工大学化学工程与技术学院，太原030024) 摘要：本文用傅立叶变换红外光谱法(FTIR)定量研究了五种不同煤阶煤样及其脱灰后 煤样经H202或}INq氧化后煤表面含氧官能团的变化。研究表明在2988～3655em—l处，羟基含 量随变质程度的升高而减少，且羟基是与表面性质最为密切的官能团。经氧化后煤表面含氧官 能匝主要增加了羟基、羧基和羰基，不丽煤阶的煤中可以发生氧化反应的位点具有不同的化学 活性。 关键词：煤表面含氧官能团YIIR 1 前言 煤的利用与煤的微观结构有关，特别是与厚度在几个分子层的准三维区域的表面微观 结构有关。煤的热解、气化、液化以及燃烧等过程都首先是从煤表面开始的，并通过表面 不断深入煤颗粒内部。其中对煤的性质影响疑大的是以含氧官能团形式存在的氧，因为在 煤表面芳香核的化学性质不活泼，而含氧官能团的化学活性比较强，其性质直接影响煤的 亲水和疏水性…1，并且影响煤的浮选脱硫脱水。对煤表面含氧官能团的研究主要集中于用 x光电子能谱(xPs)，㈣1李登新L31等，孙成功【5J等用傅立叶变换红外光谱法(FTIR)研究 了不同热处理温度下煤表面官能团的改变。朱红№J等用电化学法研究了不同煤阶煤表面研 究，本文用nⅢ法研究原煤与脱灰后煤样经H202或FIN03氧化后煤表面含氧官能团结构 变化的信息，从而揭示煤表面氧化过程中发生的化学变化，为全面了解煤的结构提供了科 学依据。 2实验部分 2．1煤质分析 实验选用74／nn的煤阶由低到高的云南小龙潭褐煤，铁法大兴长焰煤，大同四台沟矿 弱粘煤，平朔安太堡矿气煤，常村贫煤五种煤样，煤质分析数据见表1。 2．2煤样的脱灰及氧化 为了防止无机灰分对表征表面含氧官能团造成影响，所以采用原煤样与酸洗脱灰氧化后 的煤样进行兀m比较。酸洗脱灰法为：以1：1的盐酸处理原煤1h，过滤盐酸，用水洗净残 煤移人聚四氟乙烯塑料烧杯中，再用1：1氢氟酸在水浴下煮沸处理煤1h，冷却后过滤，再 9．8M H202溶液和19脱灰后的 在40～50。C烘干至空气干燥状态[…。H202氧化过程：每10ral 、山西省自然科学基金 基金项目：国家重点基础研究(No．G1999022101)、国家自然科学基金(No 和太原理工大学青年基金共同资助。 (No 作者筒介：秦育红，1972】0出生，讲师．博士研究生，主要从事生物质气化研究工作。 ·274- 煤样品在25℃下于烧瓶中混合，并置于水浴下反应48h。将反应后的煤样用蒸馏水洗至中 性，并在50℃下隔夜烘干[…。HN03氧化过程：将脱灰后的煤样置于三口烧瓶中，插入分液 漏斗，将}IN03缓慢注入，将此三口烧瓶置于沸水浴中反应2h，将反应后的煤样用蒸馏水洗 至中性，并在50℃下隔夜烘干[…。 裹1煤样的元素分析和工业分析 工业分析／wt％ 元素分析／(wt％，d缸) 样品 Md Ad V“ C H N O S 常村 o23 1213 13．33 8775 402 1 39 662 o22 615 4914 36 8442 617 1 17 734 铁法 91 o9 大同 229 985 31．33 舯45 4．29 o93 1269 1 64 平朔 202 1776