论文摘要
水和甲醇是极性溶剂,在一定的温度下可溶解煤中的小分子极性化合物,而且在酸催化下可选择性地断裂煤骨架结构中的共价键,这对于认识煤结构与从煤中提取组分较单一的化学品都具有较重要的意义。以水和甲醇为溶剂,采用常压萃取和固体超强酸催化解聚的方法,以GC/MS和FTIR为分析手段,研究了4种中低变质煤的萃取率和萃取物组成。水的常压萃取结果表明:随着煤变质程度的降低,萃取率增加,而且含氧化合物含量增加;萃取物成分较简单,主要有4大类,分别为含杂原子化合物,芳烃,长链烯烃和长链烷烃,含氧化合物和长链烷烃占萃取物总量的绝大部分;水能够破坏煤大分子交联结构中的氢键并在一定程度上催化其中醚键的断裂反应;萃取物中有一定量的非极性化合物,这可能是溶到水中极性有机物和非极性有机物的分子间的相互作用的结果;由于水对煤的浸润性不强,不容易进入微孔和网络结构,因此,水溶出的是以游离态存在的部分小分子。甲醇对煤的浸润性强于水,溶剂分子易于接近煤表面或煤结构的大孔表面而进入微孔和网络结构。因此,甲醇的常压萃取有以下特点:萃取物中芳烃成分增加,酚类成分和烯烃化合物的含量也有所增加,长链烷烃含量较少。由此说明,煤结构中作为小分子的流动相中的芳烃和烯烃化合物主要存在于煤的微孔结构中,长链烷烃主要游离于煤或大孔表面,较少地居于微孔之中。所合成的超强酸SO42-/ZrO2（SZ）对所选煤模型化合物具有较高的催化活性;采用SZ催化煤解聚得到组分较单一且含量较高的酚类成分。酚是一种合成有机高聚物的单体。因此,这是一种从煤中获取单组分化学品的很好的方法。SZ催化煤解聚萃取物的种类和含量与煤种有关,变质程度低、含氧量高的煤种可获得高含量的酚类化合物。煤解聚产物中应有更大分子量的酚、酸和酯类化合物,但由于GC/MS检测范围的限制而没有被检测出来。极性溶剂能够溶解煤结构中以流动相存在的极性和非极性物质。极性物质的溶出是因为极性溶剂破坏了煤中原结构中的部分氢键;非极性物质的溶出可能是溶解到水中的极性有机物和煤中的非极性有机物的分子间的相互作用的结果。SZ催化煤解聚得到组分较单一且含量较高的酚类成分,这说明所研究煤样的煤大分子网络结构中存在较丰富的醚键和酯键,固体超强酸催化煤解聚是获得酚的有效手段。
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致谢摘要Abstract1 绪论1.1 煤炭利用的现状及面临的挑战1.2 煤结构模型研究进展1.3 煤作为化学品利用的科学基础1.4 煤的溶剂萃取研究进展1.5 固体超强酸研究进展1.5.1 固体超强酸的制备方法42-/MxOy 型固体超强酸的酸性中心模型'>1.5.2 SO42-/MxOy型固体超强酸的酸性中心模型1.5.3 固体超强酸的应用1.6 本课题研究的内容和意义2 实验2.1 煤样2.2 仪器与试剂2.3 实验2.3.1 煤的水萃取2.3.2 煤的甲醇萃取42-/ZrO2 的制备与表征'>2.3.3 固体超强酸SO42-/ZrO2的制备与表征2.3.4 固体超强酸SZ 催化煤模型化合物反应研究2.3.5 固体超强酸SZ 催化的煤解聚3 煤的水萃取3.1 萃取率3.2 萃取物的GC/MS 分析3.2.1 胜利煤的水萃取物的GC/MS 分析3.2.2 神府煤的水萃取物的GC/MS 分析3.2.3 平朔煤的水萃取物的GC/MS 分析3.2.4 庞庄煤的水萃取物的GC/MS 分析3.3 FTIR 分析3.4 神府煤的水萃取物中苯甲酸苄酯的定量分析3.5 水萃取机理3.6 小结4 煤的甲醇萃取4.1 萃取率4.2 萃取物的GC/MS 分析4.2.1 胜利煤的甲醇萃取物的GC/MS 分析4.2.2 神府煤的甲醇萃取物的GC/MS 分析4.2.3 平朔煤的甲醇萃取物的GC/MS 分析4.2.4 庞庄煤的甲醇萃取物的GC/MS 分析4.3 FTIR 分析4.4 小结5 固体超强酸SZ 催化煤解聚5.1 固体超强酸SZ 的表征5.1.1 固体超强酸SZ 的酸强度分析5.1.2 含硫量测定结果5.1.3 固体超强酸SZ 的DTA 分析5.1.4 固体超强酸SZ 的XRD 分析5.1.5 固体超强酸SZ 的TEM 分析5.2 固体超强酸SZ 催化煤模型化合物反应研究5.2.1 固体超强酸SZ 催化醚键断裂反应研究5.2.2 固体超强酸SZ 催化酯交换反应研究5.3 萃取率5.4 萃取物的GC/MS 分析5.4.1 CHSL 的GC/MS 分析5.4.2 CHSF 的GC/MS 分析5.4.3 CHPS 的GC/MS 分析5.4.4 CHPZ 的GC/MS 分析5.5 FTIR 分析5.6 SZ 催化煤解聚机理5.7 小结6 结论与创新点6.1 结论6.2 创新点6.3 问题与建议参考文献作者简历学位论文数据集
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标签：溶剂萃取论文; 煤解聚论文; 分析论文; 固体超强酸论文;
煤的极性溶剂萃取及SO42-/ZrO2催化解聚的研究
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