煤表面含氧官能团的研究

本文用电位滴定、FTIR、Zeta电位测定方法对云南小龙潭褐煤、铁法长焰煤、大同弱粘煤、平朔气煤、常村贫煤等五种不同煤阶的原煤及经过H2O2和HNO3分别氧化后的煤样进行了研究；同时采用Cerius2中的ZINDO半经验量子化学计算方法计算了H+，OH-，H2O，CH3OH在煤表面的吸附能；用萘、蒽以及蒽并蒽与甲基、醇羟基、醛基以及羧基组合构造模型化合物的方法，来模拟不同变质程度的原煤和氧化后煤样的表面，对与煤的反应性密切相关的煤表面含氧官能团采用实验与量子化学计算相结合的方法进行了讨论。研究工作得到以下主要结论： 煤表面的羟基官能团是与表面性质以及Zeta电位联系最为密切的表面含氧官能团；氧化后在煤表面主要增加了羟基、羧基和羰基；不同煤阶的煤中可以发生氧化反应的位点具有不同的化学活性。 煤的表面电荷为负电荷，在水溶液中的Stern层反离子为 太原理工大学硕士学位论文 正离子。原煤煤样的等电点IEP（i soeleetric point）随着煤化程 度的升高有规律地升高。大多数煤样氧化后Zeta电位绝对值 增大，煤表面的负电性增强。 随着煤阶的增加，表面的吸附能力增强。吸附能的数量级 以及键级显示，对『，OH-的吸附己经属于化学吸附，且与碳 原子相结合的键可以看作是单键。通过计算煤颗粒表面碳原子 的净电荷发现，煤颗粒表面净电荷分布是不均匀的，煤颗粒表 面正、负电荷的分布影响影响煤表面的吸附行为。量子化学的 计算结果可以支持主要实验结果。