论文部分内容阅读
本论文选用新疆和丰煤(HFR)为研究对象,首先对煤样进行酸洗处理得到酸洗煤样(HFA),对酸洗煤样进行加热处理得到加热煤样(HFT),考察酸洗预处理和加热预处理对煤样组成和结构的影响。其次,依次使用甲醇、丙酮/二硫化碳等体积混合溶剂、丙酮、二硫化碳和石油醚对酸洗煤样和加热煤样进行常温五级萃取,通过TG-DTG、FTIR和GC/MS等表征手段对萃取物和萃余物进行分析,探究和丰煤中易溶有机质的分子组成。最后,针对本论文实验过程中所用的装置的缺点,设计了一套连续超声萃取装置。经酸洗预处理后,酸洗煤中的灰分大幅度减少,由21.18%减少到1.52%,灰分脱除率高达92.82%。由TG-DTG分析可知,原煤、酸洗煤和加热煤的最终失重量分别为34.65%、41.2%和45.01%,而三种煤样的最大失重峰均在445℃左右,说明酸洗和加热预处理可以脱除小分子有机质,但不会破坏煤样的大分子网络结构。由FTIR分析可知,酸洗可以脱除煤中大量矿物质,对脂肪类物质影响较小,对含氧官能团和芳香结构影响较大。热预处理对含氧官能团影响最大,尤其是其中的C=O双键和C-O单键。原煤的单级萃取率分别为2.56%、3.27%、1.01%、0.53%和0.16%,最终累积萃取率为7.53%;酸洗煤的单级萃取率分别为3.67%、5.11%、1.21%、0.58%和0.22%,最终累积萃取率为10.79%;加热煤的单级萃取率分别为4.33%、6.38%、1.42%、0.71%和0.31%,最终累积萃取率为13.35%。以上数据说明了酸洗和加热预处理都能在一定程度上提高煤样的萃取率和萃取速率。甲醇萃取物中,酸洗煤和加热煤都以含氧类物质为主,且多为甲酯类物质,加热煤中醇的相对含量较少,且检测到在酸洗煤中煤未检测到的三种酸类物质;混合溶剂萃取物中,酸洗煤中含量最大的为含氧类物质,而在加热煤中含量最大的为烷烃类物质,含氧类物质减少较明显;丙酮萃取物中,酸洗煤和加热煤都以芳烃类物质为主,且多为萘类和苯类物质,但加热煤中检测到的物质比酸洗煤多了13种;二硫化碳和石油醚萃取物中,酸洗煤和加热煤所检测到的物质主要为烷烃类物质,且多为正构烷烃,呈连续分布,其它类物质相对含量较小。针对本实验中所使用装置的缺点,设计了一套连续超声萃取装置,包括溶剂罐、输送泵、萃取罐、蒸发罐、冷凝系统及控制系统等,以及各个装置的设计和选型,为以后研究人员装置的搭建提供了一定理论支持。