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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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低阶煤显微组分含氧官能团的分布特征与差异

作者(Author):

  • 何鑫
  • 王文峰
  • 章新喜
  • 杨奕涛
  • 孙浩

作者单位:

  • 中国矿业大学 煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室
  • 新疆大学 地质与矿业工程学院
  • 中国矿业大学 资源与地球科学学院
  • 中国矿业大学 化工学院

关键词:

  • 低阶煤
  • 显微组分
  • 含氧官能团
  • XPS
  • 13C-NMR
  • 摘要
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含氧官能团组成是决定低阶煤显微组分分选策略及分离效率的关键因素,同时对其在后续加工转化过程中的反应活性具有重要影响,因此探明低阶煤显微组分中含氧官能团的分布特征与差异尤为必要。结合元素分析、XPS、13C-NMR与化学滴定法等分析手段,分别从表面和内部结构层面探究了神华(富镜质组)与准东(富惰质组)低阶煤中显微组分的含氧官能团分布特征与差异。研究结果如下:元素分析结果显示准东煤显微组分的O含量高于神华煤,2种低阶煤镜质组的原子比O/C值均高于惰质组。但XPS测试中2显微组分的表面原子比O/C值十分接近,说明惰质组中含氧官能团相对集中在外表面,而镜质组的含氧基团则在外表面和内部孔隙的分布更加均匀。XPS定量分析结果表明CO(羰基或O—C—O)与COOH分别为镜质组与惰质组表面特有的含氧官能团,而CO与—OH分别为镜质组与惰质组表面主导型含氧基团。13C-NMR测试结果显示,神华煤惰质组及准东煤显微组分中不同含氧官能团占比排序一致:芳香族含氧基团>羰基>COOH>脂肪族含氧基团,而神华煤镜质组中排序如下:芳香族含氧基团>脂肪族含氧基团>羰基>COOH。其中镜质组的COOH比例较低,而脂肪族含氧基团在惰质组中分布最少,甚至在准东煤惰质组中完全消失。化学滴定结果指出酸性含氧官能团更易富集在惰质组表面,不同酸性含氧基团的含量分布在具体显微组分类别中具有较大差异,其中准东煤惰质组具有突出的酚羟基含量。

何鑫,王文峰,章新喜,等.低阶煤显微组分含氧官能团的分布特征与差异[J].煤炭学报,2021,46(9):2804-2812. HE Xin,WANG Wenfeng,ZHANG Xinxi,et al.Distribution characteristics and differences of oxygen-containing functional groups in macerals of low rank coal[J].Journal of China Coal Society,2021,46(9):2804-2812.
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