模塊七 第二講 煤中官能團(tuán)

1、模塊七模塊七 煤的有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)煤的有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)第二講第二講 煤中的官能團(tuán)煤中的官能團(tuán)團(tuán)團(tuán) 第二講第二講 煤中的官能團(tuán)煤中的官能團(tuán) 1.含氧官能團(tuán)含氧官能團(tuán) 煤中的含氧官能團(tuán)主要包括羧基（COOH）、羥基（OH）、羰基（C=O）、甲氧基（OCH3）和醚鍵（O）等。羧基存在于泥炭、褐煤和風(fēng)化煤中，在煙煤中幾乎不存在。事實上，當(dāng)daf(C) 78%時，羧基已經(jīng)不存在。羥基已經(jīng)不存在。羥基存在于泥炭、褐煤和煙煤中，是煙煤的主要含氧官能團(tuán)，一般認(rèn)為較多地存在于煤有機(jī)質(zhì)中，且絕大多數(shù)煤只含酚羥基而醇羥基很少。羰基存在于從泥炭到無煙煤的全過程（在煤化度較高的煤中，羰基大部分以醌基形式存在），無酸性，在煤中含量雖

2、少，但分布很廣。甲氧基僅存在于泥炭和軟褐煤中，隨煤化度的增高，其消失的速度比羧基還快。醚鍵也是煤中氧的一種存在形式。與其他含氧官能團(tuán)相比，不易起化學(xué)反應(yīng)，也不易熱解，所以被稱為非活性氧。第二講第二講 煤中的官能團(tuán)煤中的官能團(tuán) 煤中含氧官能團(tuán)分布隨煤化度的變化如圖6-1所示。其中羥基降低最多，其次是羰基和羧基。到了煙煤階段，主要以非活性氧（醚鍵和雜環(huán)氧）形式存在，當(dāng)daf(C)達(dá)到92%時，所有的氧都以非活性氧存在。圖圖6-1 含氧官能團(tuán)的分布與煤化程度的關(guān)系含氧官能團(tuán)的分布與煤化程度的關(guān)系第二講第二講 煤中的官能團(tuán)煤中的官能團(tuán) 2.烷基側(cè)鏈烷基側(cè)鏈 通過溫和氧化的方法，可以把烷基側(cè)鏈氧化成羧酸

3、，然后通過元素分析和紅外光譜測定的方法，計算不同煤種的烷基側(cè)鏈的平均長度。由表6-1數(shù)據(jù)可見，烷基側(cè)鏈的長度隨煤化度的增加而快速減少。 表表6-1 煤中烷基側(cè)鏈的長度煤中烷基側(cè)鏈的長度daf(C) / %65.174.280.484.3烷基側(cè)鏈平均長度5.02.32.21.8第二講第二講 煤中的官能團(tuán)煤中的官能團(tuán) 烷基碳占煤總碳的比例也隨煤化度的增加而隨之下降。煤中daf(C)為70%時，烷基碳約占總碳的8%，daf(C)為80%時約占6%，90%時只有3.5%左右。用氧化法和熱解法測得的甲基含量與煤化程度的關(guān)系如圖6-2所示。 圖圖6-2 煤中甲基碳含量與煤化程度的關(guān)系煤中甲基碳含量與煤化程

4、度的關(guān)系第二講第二講 煤中的官能團(tuán)煤中的官能團(tuán) 比較圖6-2和表6-1中的數(shù)據(jù)，可見煤中烷基側(cè)鏈中甲基占大多數(shù)，并且隨煤化度的增加，其所占的比例不斷增加。煤中daf(C)為80%時，甲基碳占總碳約4%5%，占烷基碳的75%左右； daf(C)為90%時，甲基碳占總碳約為3%，占烷基碳則約為80%左右。除甲基外，還有乙基、丙基等，碳原子數(shù)越多的基團(tuán)所占的比例越低。 3. 煤中的含硫和含氮官能團(tuán)煤中的含硫和含氮官能團(tuán) 煤中除含氧官能團(tuán)外，還有少量的含硫和含氮官能團(tuán)。硫的性質(zhì)與氧相似，所以煤中的含硫官能團(tuán)種類與含氧官能團(tuán)種類相類似，主要包括硫醇、硫醚、二硫醚、硫醌及雜環(huán)硫等。第二講第二講 煤中的官能團(tuán)煤中的官能團(tuán) 孫成功等孫成功等采用程序升溫高壓還原法，結(jié)合在線質(zhì)譜分析對我國幾種煤的有機(jī)硫的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了考察，初步結(jié)果顯示，隨著煤化度的加深，煤中噻吩硫結(jié)構(gòu)的比例增大，并且噻吩結(jié)構(gòu)的芳構(gòu)化程度也逐漸提高，如表6-2所示。 表表6-2 煤中有機(jī)硫的形態(tài)分布煤中有機(jī)硫的形態(tài)分布含硫物質(zhì)煤樣兗州紅廟先鋒Vdaf / %41.42