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质谱(MS)是研究煤结构的重要手段之一。由于不同类型质谱的离子化技术和质量分析技术都有各自的局限性。因此在分析以煤及其衍生物为特色的复杂化石燃料过程中,需要选择并优化质谱方法,获得更好的分析结果。大气压固体分析探针(ASAP)和静电场轨道阱(OribiTrap)等近10年间出现的质谱新技术,有自身独到的优势:前者可以实现样品的快速分析,并且无需对样品进行复杂的前处理;后者凭借自身的高分辨能力可对复杂样品实现精准的成分分析。然而,应用这些质谱新技术分析煤及其衍生物的研究可谓凤毛麟角,需要广大煤结构研究工作者进行更深入的开发。 本论文首先研究新型离子化技术-ASAP分析煤相关模型化合物(CRMCs),考察了离子源参数,如热氮气温度、干燥气温度和源内痕量水对化合物响应信号和离子生成类型的影响,并总结了所选CRMCs的ASAP-MS碎片离子可能的形成规律。结果表明,350 oC的热氮气温度可以获得较好的响应信号,而过低或过高的热氮气温度不利于化合物的分析(信号强度不够或缔合反应);源内水环境和干燥气温度主要影响化合物离子的类型,源内较多的残存水分子和较高的干燥气温度更有利于准分子离子的产生;对于不含桥键并具有较高稳定性的芳香类化合物,没有观察到碎片离子的产生,而对含有不同类型桥键化合物电离过程中,会涉及到化学键的断裂、氢转移、分子重排和中性小分子的丢失反应继而产生相应碎片离子,常见的易丢失中性小分子有 H2O、CO、CO2、CH3OH和C2H2等。 通过比较分析气相色谱质谱联用仪(GC/MS)和 ASAP-MS对煤的复杂衍生产物-高温煤焦油石油醚萃取物(PE-HTCT)检测结果,ASAP-MS在对该类复杂混合分析中存在一定优势,可以快速完成样品的分析,并在一定程度上弥补GC/MS只能分析易挥发小分子的不足,检测到更多含有杂原子化合物,更好的从分子水平上了解了PE-HTCT的组成信息。 选取胜利褐煤为研究对象,优化了稀碱法提取煤中腐植酸的条件,结果表明,影响腐植酸提取收率的因素主次顺序为碱的用量、水的用量、提取时间和提取温度。对5g原煤,按照优化的固液比例混合,在温度为60 oC提取120 min获得腐植酸收率为23.10%;通过高分辨质谱—OribiTrap-MS对所得腐植酸进行成分分析,获取了丰富的杂原子化合物分布信息,尤其是含氧化合物。此外根据所检测化合物所含杂原子类型进行不饱和度/双键当量(DBE)-分子量,DBE-C数以及H/C-O/C关系分析,获得样品中所检测化合物的分布规律信息,如获得烷基化或去甲基化、加氢或脱氢,去羧基、水合浓缩和氧化还原等系列化合物信息。