微波辅助溶剂对煤抽提机制研究及煤组成结构分析
煤的组成、结构及其反应性一直是煤科学中的一个很重要的基础问题，本论文通过对煤的溶剂抽提实验与抽提机理及动力学研究，加深了对煤组成和结构的理解。不同煤种因成煤植物和成煤环境等的不同，造成其组成和结构的差别。论文中以神府煤（SF）为主要研究对象，同时对华亭（HT）、铜川（TC）、伊泰（YT）、攀枝花（PZH）等四种煤进行了考察，以不同溶剂借助微波方法，研究了不同实验条件下煤的抽提结果。利用色质联用技术分析了煤抽提物组成，利用元素分析、傅立叶红外光谱和13C固体核磁共振波谱等现代测试技术分析了原煤、抽提残煤的结构及变化，并采用分峰拟合的方法计算了相关的煤结构参数如fa、fca、fal等。
比较神府煤的微波辅助抽提与传统索氏抽提的结果，微波辅助抽提在较短的时间内获得了较高的抽提率，且抽提物中化合物种类多于索氏抽提物。运用红外光谱分析及13C固体核磁共振分析量化研究了神府煤羟基官能团及氧接脂碳、季碳等参数的变化，利用Fick扩散定律，采用最小二乘法对微波辅助溶剂抽提煤进行了动力学分析，结果显示可用以脂肪烃、芳香烃化合物溶解为主和含杂原子化合物溶解为主的两阶段化学动力学方程描述。
微波辅助下抽提温度、时间和溶剂的改变及煤中的矿物质对抽提率和抽提物组成都有影响。温度过高或过低都不利于杂原子化合物的溶出；随着抽提时间的延长，抽提率增大，但煤抽提物中脂肪族和芳香族化合物种类都有减少。
变质程度相似的煤在相同的抽提条件下抽提率及抽提物族组成含量都有所差别；变质程度较高的攀枝花煤抽提物中前沥青烯的百分含量分别高于相同溶剂的其他四种煤抽提物中前沥青烯的百分含量。
微波辅助条件下复合溶剂、分级抽提对神府煤都具有较好的溶解能力且抽提物组成也有一定的改变；表面活性剂有助于单一溶剂抽提率的提高，同时也会改变单一溶剂抽提物的组成；甲醇和乙醇溶剂中加入少量的路易斯酸后与单一溶剂抽提物相比抽提物相对集中，烷烃和芳烃化合物种类虽有减少，但两种溶剂的抽提率都有大幅度的提高。
利用测试得到的煤分子结构官能团组成及计算出的相关结构参数如芳香度、脂肪碳等自建了分子碎片库，借助于混合遗传算法模拟了神府煤的大分子结构片段，实现了神府煤大分子结构模型的构建；模拟得到的神府煤分子结构片段的有关参数与实际煤样的测试分析数据十分接近，从而为我们从分子水平上了解神府煤的结构、性质与转化过程提供了依据和信息。
煤抽提物;溶剂抽提;微波辅助;结构分析
西安科技大学
博士
矿物加工工程
葛岭梅
2009
中文
TQ531.5
164
2009-12-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）