煤结构的研究方法ppt课件

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1、煤结构的研究方法——红外光谱法煤的组成有机质矿物质煤的结构网络结构模型－整体平均结构单元模型－有机质化学结构一般以镜质组作为研究对象含量多组成均匀，变化平稳煤的组成煤的大分子结构由分子量不同、分子结构相似但又不完全相同的一组“相似化合物”的混合物组成多个相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成的立体结构。煤的概念随着电子和计算机科学的迅猛发展和分析仪器的不断更新,高灵敏度、高精密度和高选择性的现代仪器分析在煤化学中的使用愈来愈引起人们的重视,并成为研究煤热转化过程中基础理论问题及实际过程中现场测试所采用的必不可少的重要手段。煤结构的研究方法目前在

2、煤化学中应用较为广泛的仪器分析技术主要有:热分析、红外光谱法、质谱法、核磁共振、表面分析技术等。以下重点对红外光谱法在煤化学中的应用做一简单的分类回顾,着重介绍其应用和分析方法。红外是指波长在780-2526nm范围内的电磁波。煤中各种有机质能够有选择地吸收一定波长的红外线,而且随着煤化程度的加深,煤中官能团的结构发生相应的变化,煤的红外光谱是其分子结构的反映,谱图中的吸收峰表征对应分子和各基团的振动形式。因此可根据红外光谱图上吸收带的分析,从中了解煤中有机质的化学结构及其变化,进而了解煤的结构。煤的红外光谱傅立叶变换红外光谱仪工作原理：光源发

3、出的红外辐射，经干涉仪转变成干涉图，通过试样后得到含试样信息的干涉图，由电子计算机采集，并经过快速傅立叶变换，得到吸收强度或透光度随频率或波数变化的红外光谱图。(干涉图从数学观点讲，就是傅立叶变换，计算机的任务是进行傅立叶逆变换。)对煤和煤衍生物(腐殖酸、氢化产物、溶剂抽提等)的红外光谱进行了大量的研究证实各种官能团和结构都有其特征的吸收峰详见下表。图为不同煤化度(以碳含量％表示)煤的红外图，图中1—7峰分别是煤中各基团在谱线中相应峰。分析图可以得出如下定性结论：(1)在3450cm-1附近有羟基吸收峰。煤中羟基一般都是氢键化的，故该峰的位置由

4、3300cm-1移到3450cm-1。随着煤化程度的加深，该吸收峰减弱，表明羟基减少。(2)在2920cm-1、1450cm-1和1380cm-1处呈现脂肪烃和环烷烃基团上氢的吸收峰。随煤化度加深，开始时这些峰稍有增强，但从中等煤化度(碳含量85％)以后又急剧减弱。(3)在3030cm-1处为芳香烃中氢的吸收峰，在870cm-1、820cm-1和750cm-1处为芳香环中氢的吸收峰。这些峰的强度反映了芳香核缩聚程度。对于低煤化度煤，在3030cm-1处吸收峰很弱，随着煤化度加深，该吸收峰明显增强。(4)在1600cm-1处有个很强的吸收峰。对于

5、这吸收峰的解释是多种多样的，可能归因于氢键化的羰基与芳香环双键吸收相重叠的结果；也有人认为与压片时所用的KBr中的水有关。此吸收峰随煤化度加深而逐渐减弱。现代近红外光谱的研究与应用尽管在我国起步较晚,其应用除传统的农副产品的分析外已扩展到众多的其他领域,主要有石油化工和基本有机化工、高分子化工、制药与临床医学、生物化工、环境科学、纺织工业和食品工业等领域。随着仪器和光谱处理化学计量学软件的国产化及各类应用模型的开发,近红外光谱作为一种绿色、快速、高效、适合在线的分析技术将会在更多的领域得到开发和应用。近红外光谱技术的应用及发展观赏谢谢