煤官能团的表征方法概述.pdf

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1、2015年第46卷第1期瀚；化工——43——煤官能团的表征方法概述缪宇龙，姚楠，李小年(浙江工业大学化学工程学院工业催化研究所，绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地，浙江杭州3100321摘要：介绍了煤官能团的表征方法，对化学分析法、红外光谱法、程序升温脱附(TPD)、x射线电子能谱(xPs)和核磁共振波谱等方法在煤官能团表征中的原理及应用作了简要的分析比较，为煤炭自燃因素的分析及煤微观结构的综合研究提供方法参考。关键词：高官能团；化学滴定；仪器分析文章编号：1006—4184(2015)1—0043-04在煤自燃的过程中，活性官能团起着非常重羧基在煤中

2、属于强酸性基团，其测定方法是要作用，为自燃反应提供了重要的活性位点，并钙离子交换法【1]。将煤样品加入乙酸钙溶液进行为自燃的发生积蓄热量。要研究官能团在煤自燃离子交换反应，由于钙离子与煤中的羧基结合后中的作用机理及影响规律，首先就要对煤的官能生成的络合物难溶于水，使溶液中乙酸根离子转团进行全面、细致的分析表征。在早期的研究中，化为乙酸。之后只要用标准碱液对反应后溶液中煤的官能团大多采用化学方法表征，根据各类官的乙酸量进行滴定，便可以定量分析出煤中羧基能团的酸碱性、氧化还原性质的差别，利用化学的含量。该方法操作简单、试验误差较小，适用于滴定方法进行鉴别及含量

3、测定。随着近代仪器分各类煤样及碳材料的羧基含量分析，但其灵敏度析技术的不断发展，各类仪器分析法如红外光不高，对羧基含量较少的样品难以检测。谱、x射线电子能谱、核磁共振谱等被应用到煤官煤中的总酸性基团主要包括羧基、酚羟基，能团表征上，逐渐取代化学分析方法，在煤官能通常使用Sehafer法作定量分析。Schafer法在团的表征测试上发挥着重要的作用。1972年由SchaferL21提出，经过人们不断的完善改进，逐渐形成现在的方法。其主要原理是使用Ba1煤官能团的化学分析方法(OH)dBaC1缓冲溶液与煤进行离子交换反应，将虽然化学分析方法在煤官能团测定的应用煤

4、中酸性基团的H以Ba2+离子取代，生成难溶的上逐渐被淘汰，但其以针对性强、定量分析简单络合物，洗去多余Ba离子后用盐酸酸化煤样，使等优点，在分析某些特定官能团的应用中，仍具煤上的酸性基团复原，最后使用标准碱液对反应有较大的作用。从化学分析角度来说，煤中主要后的盐酸进行反滴，计算酸化过程消耗的盐酸的含氧官能团都能通过特定的化学反应利用化量，即为煤中总酸性基团的含量。该方法能较为学分析方法进行定量测定，但由于基团之间的相准确的表征煤中酸性基团的总量，但受空气中的互作用复杂，目前使用较为广泛的主要是对羧基CO。影响较大，需要在真空或氮气保护下进行反和总酸性基团的

5、i见4定方法。应，操作相对复杂。修回日期：2014-05—26作者简介：缪宇龙(1988一)，男，浙江衢州人，硕士研究生，从事煤炭自燃机理研究。E—mail：siriusmiao@sohu．com。一44一ZHEJIANGCHEMICALINDUSTRYVo1．46No．1(2015)参考活性炭中酸性基团的测定方法，使用羰基可以与苯肼反应引入氮元素，使用半微量开Boehm法t31也能对煤酸性基团进行定量分析，其原式定氮法测定]。但这些方法操作相对复杂，误差理是使用不同碱性的碱液NaHCO，、NaCO。、也较大，目前已很少应用。NaOH，中和碳材料上不同类型

6、的酸性基团，再使2煤官能团的仪器分析表征用酸反滴过量的碱液，即可计算出对应的酸性基团含量。但该方法反应时问较长，且在1～2d的反2．1红外光谱法表征应时间里容易受空气及水中C0的影响，在煤酸红外光谱是由分子中化学键或官能团对特性基团的测定中使用较少。定频率的红外光的振动吸收引起的吸收光谱，根煤中其他官能团也有对应的化学分析方法。据红外吸收峰的位置和强度可以判断样品中官如总羟基含量可以使用乙酸酐乙酰化法测定；甲能团的种类和含量，表l为煤各类官能团在红外氧基可以与HI反应生成CHI，使用碘量法测定；光谱上主要的特征峰归属表。表1煤红外光谱主要特征峰归属表近年来

7、，傅里叶变换红外光谱(FT—IR)被广或质谱等在线检测仪器分析其含量，以此来分析泛地应用于煤的含氧官能团的定性与定量分析。样品对气体吸附的能力。TPD通常使用在催化剂在红外光谱特征峰归属的基础上，使用一定的分的表征中，如NH3一TPD，CO2一TPD，CH一TPD等。峰软件，对煤红外光谱的肩峰吸收、重叠峰等进煤中各类含氧官能团在加热的作用下，会逐行分解、积分，可以实现对一些官能团定量、半定渐分解产生H20、CO、CO：等各种气体，故也能利量的分析和对比嘲。用程序升温脱附的方法进行分析表征。官能团的随着红外光谱技术的Et益更新发展，原位红分解通常具有特定的温

8、度区间，根据气体生成的外光谱[刀等技术也不断地被应用到煤官能团的分