煤的溶劑萃取產(chǎn)物孔隙結(jié)構(gòu)特性及級(jí)分組成表征.pdf

1、從煤衍生物中能夠分離出合成各種高附加值的聚合材料的芳香族化合物單體。因此，開發(fā)在溫和及無(wú)污染條件下，由煤高效制取化學(xué)品和高性能材料的新工藝，已成為發(fā)展煤化工程的重要研究領(lǐng)域。 近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)煤具有高溶解性能的混合溶劑二硫化碳-N-甲基-2-吡咯烷酮及某些供電子物質(zhì)如四氰乙烯、四氰對(duì)醌二甲烷能夠?qū)崿F(xiàn)在溫和條件下煤有機(jī)組分與無(wú)機(jī)組分的分離。所得的萃取物基本無(wú)灰，是一種超純超微潔凈煤；與原煤相比較，殘余物的孔結(jié)構(gòu)、孔徑分布及比表

2、面積也有較大的改變，可成為吸附性能優(yōu)良的多孔性材料。 論文在室溫下用二硫化碳-N-甲基-2-吡咯烷酮混合溶劑(V/V，1：1)對(duì)云南褐煤和南桐煙煤進(jìn)行萃取，并分別依次用丙酮、吡啶對(duì)二硫化碳-N-甲基-2-吡咯烷酮混合溶劑萃取物進(jìn)行級(jí)分。在此基礎(chǔ)上，使用GC/MS聯(lián)用儀對(duì)兩種煤的丙酮可溶級(jí)分的組成進(jìn)行表征，用ASAP2010型孔面積及孔徑快速測(cè)試儀和掃描電鏡對(duì)兩種煤及溶劑不溶級(jí)分的孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行測(cè)試研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于低萃取

3、率煤，殘余物的吸附量與原煤相近，對(duì)于高萃取率煤，殘余物的吸附能力有較大的增長(zhǎng)；南桐煙煤在溶劑萃取過(guò)程中，隨著輕質(zhì)組分的除去，煙煤的凝聚結(jié)構(gòu)也得到“疏松”，氮?dú)夥肿痈菀诐B入煤的體相結(jié)構(gòu)中，從而有效地增加了煤中各種類型孔隙數(shù)量；在較大范圍的相對(duì)壓力下，煙煤及萃取級(jí)分對(duì)氮?dú)獾奈搅亢拖鄬?duì)壓力之間表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系；溶劑萃取可以降低煤樣顆粒的粒徑，使其粒度分布趨向均勻化；混合酸在對(duì)云南煤的脫礦過(guò)程中不能改變煤的孔形狀，而有機(jī)溶劑的萃取卻可以

4、起到“擴(kuò)孔”的作用，從而改變煤的孔形狀；溶劑萃取并不能顯著改變煤樣微孔孔徑的分布，煤孔容、孔面積增大主要是各孔徑范圍孔數(shù)量增多的結(jié)果。同時(shí)，根據(jù)最可幾孔徑計(jì)算出南桐煙煤膠態(tài)分子團(tuán)結(jié)構(gòu)模型中基本結(jié)構(gòu)單元的粒徑在2.4nm左右，這證明了溶劑萃取并不能破壞煤基本結(jié)構(gòu)單元以化學(xué)交聯(lián)鍵為主形成的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在本質(zhì)上仍然屬于物理作用；兩種煤的丙酮可溶級(jí)分主要含有脂肪烴、芳香族化合物、雜原子化合物及含氧衍生物等組分；雜原子化合物主要為含氮的甾類物及

5、酯、酚等含氧衍生物，芳香族化合物主要為苯衍生物；作為二級(jí)級(jí)分，煤的丙酮可溶物均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)硫、磷等雜原子化合物，也沒(méi)有檢索到稠環(huán)芳香族物質(zhì)。 煤的溶劑萃取殘余物作為一種潔凈的、吸附性能優(yōu)越的天然多孔性物質(zhì)，在作催化劑載體及有色物質(zhì)的脫色劑、金屬離子和雜質(zhì)的吸附劑等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。溶劑萃取有望成為潔凈煤及煤基納米級(jí)材料的制備與合成有效的途徑。對(duì)煤的溶劑萃取殘余物孔隙性的研究也有助于認(rèn)識(shí)煤的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，溶劑萃取能夠直接從