毕节与龙岩无烟煤结构模型构建及表征对比研究

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通过工业分析和元素分析测试技术,结合固体核磁共振碳谱(13 C-NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)科学手段,对毕节和龙岩地区的无烟煤进行结构表征.结果表明:①毕节无烟煤结构的桥碳比为0.16;芳香族结构为苯环、萘和吡咯,个数分别为7、8、1;脂肪族结构由氧接脂碳和甲基构成,个数分别为4、5;杂原子结构由个数均为1的酚羟基、羰基、羧基、吡咯及硫酚和4个醚组成.②龙岩无烟煤结构的桥碳比为0.29;芳香族结构由1个苯环、5个萘、4个蒽、1个菲和1个吡咯组成;脂肪族结构由氧接脂碳和甲基组成,个数分别为2、1;杂原子结构由羰基、醚、吡咯、酚羟基和硫酚构成,其对应个数分别为2、2、1、1和1.初步构建了毕节无烟煤(C148 H75 O8 NS)和龙岩无烟煤(C152 H77 O5 NS)大分子平面结构模型,由其结构模型发现毕节和龙岩地区的无烟煤在二维层位上有很大的相似性,且均趋于石墨化.
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为研究酸化作用后煤体的孔隙结构特征,采用低场核磁共振技术和X射线衍射实验方法,测试了高阶煤自然煤样和酸化煤样的孔隙结构和矿物含量,并根据分形理论对比研究了2种煤样孔隙的分形维数,探讨了酸化作用原理.研究结果表明:自然煤样和酸化煤样中微孔和过渡孔都占较大的比例;煤样酸化后,其孔隙率增大,最小孔径和最大孔径都变大;酸化作用能促使孔隙体积增大,增加的孔隙类型不确定;2种煤样中大孔孔隙结构具有分形特征,酸化后煤样大孔孔隙的分形维数增大;酸化后煤样矿物含量减少,导致孔隙结构发生变化.