易自燃煤漫反射红外光谱特征

为了更好地模拟煤低温氧化阶段的化学结构变化，分析了漫反射及透射红外谱图，利用漫发射红外光谱分析了自燃倾向性不同的煤样原煤及低温氧化煤的化学基团，探讨了煤样中芳烃、脂肪烃和含氧官能团在低温氧化过程中的变化规律.结果表明：漫反射红外光谱法在研究颗粒表面氧化过程中的化学成分变化比透射法更加灵敏，得出了易自燃煤与不易自燃煤低温氧化前后的微观结构差异，其中，1 596～1 604 cm^-1处的芳香烃（C＝C）,1 640～1 650 cm^-1处的酰氨（-CO-N-），1 736～1 722 cm^-1含氧官能团（C＝O）和1 900～1 910 cm^-1处的脂肪烃（C-C）存在明显差异.     

分辨率在中红外光谱实践教学中的应用

开展了分辨率在中红外光谱实践教学中的应用研究。通过选择不同的中红外光谱分辨率(包括：0.5 cm^-1、1.0 cm^-1、2.0 cm^-1、4.0 cm^-1、8.0 cm^-1、16 cm^-1、32 cm^-1及64 cm^-1)开展了聚丙烯结构研究。试验发现,聚丙烯分子官能团红外吸收模式主要包括：CH₃不对称伸缩振动模式■、CH₃对称伸缩振动模式■、CH₂不对称伸缩振动模式(ν as CH₂)、CH₂对称伸缩振动模式■、CH₃不对称弯曲振动模式■、CH₃对称弯曲振动模式■、异丙基结构弯曲振动模式■和等规结晶振动模式(δ_crystalline)等。选择分辨率2.0 cm^-1,聚丙烯分子MIR光谱的谱图分辨能力要优于其它选择。     

电子材料聚四氟乙烯无定型相结构及热变性研究

为了研究不同温度下聚四氟乙烯无定型相结构的改变,分别采用了中红外(MIR)光谱和变温MIR光谱技术。实验结果表明,303 K的温度下聚四氟乙烯无定型相结构的红外吸收模式主要包括ν_{-A-无定型相}(854.33 cm^-1)、ν_{-B-1-无定型相}、(781.57 cm^-1)、ν_{-B-2-无定型相}(773.03 cm^-1)和ν_{-C-无定型相}(740.67 cm^-1)。在303～523 K温度范围内,随着测定温度的升高,聚四氟乙烯无定型相结构主要官能团对应的红外吸收频率及强度都有一定的改变,其热稳定性进一步降低。研究表明,上述方法可以开展聚四氟乙烯无定型相结构及热变性研究,为其它电子材料无定型相结构研究提供了参考依据。     

云南麻栗坡祖母绿矿物学及谱学特征研究

云南麻栗坡祖母绿矿床赋存于老君山变质核杂岩中,是我国目前发现最具经济价值的祖母绿矿床。为研究该矿床所产祖母绿的矿物学特征,运用电子探针、红外光谱及拉曼光谱技术,分析其矿物化学成分及光谱学特征。结果表明,云南麻栗坡祖母绿的主要成分为SiO₂、Al₂O₃和BeO,V₂O₅的含量较高,Cr₂O₃、K₂O和Na₂O含量均较低;红外光谱主要吸收峰位于1167、1050、991、844、773、710、614、567、504、480cm^-1附近,与澳大利亚孟席斯祖母绿的红外光谱特征基本一致,但与赞比亚及新疆祖母绿差异较大;4个产地祖母绿的拉曼谱峰总体趋势较为一致,均表现出绿柱石的拉曼光谱特征,但它们也存在诸多不同,可能是成矿环境差异的宏观表现,可作为产地的鉴别依据。     

煤沥青溶解性及可溶物中的多环芳烃分布

选用石油醚、甲醇和二硫化碳等9种常见有机溶剂对山西某厂所产煤沥青(简称CTP)进行超声萃取,对比萃取率和溶剂溶解度参数,发现溶解度参数在9~10(cal/cm3)1/2的溶剂对CTP煤沥青有较好的溶解性。采用气相色谱仪(GC)定量分析各萃取物中多环芳烃的含量,然后对各萃取物进行红外光谱(FTIR)测试,并且对FTIR光谱图进行分峰拟合,以此来研究煤沥青中芳环结构在不同溶剂中的分布特征。结果表明:在9种溶剂的萃取物中均检测到了美国环保署优先监控的除苊烯外的有毒多环芳烃;各萃取物中荧蒽的含量均为最高,且石油醚和正己烷对荧蒽的萃取选择性较好,通过后续分离手段有望获得荧蒽纯品;各萃取物中检测到的多环芳烃主要以高致癌的苯并芘和二苯蒽等环数为4或5的芳烃为主,且环己烷可高选择性地萃取这些芳烃,因此在对CTP进行脱毒时,可选择环己烷作为介质,以实现煤沥青高效脱毒的目的。根据红外拟合参数结果,对比了各萃取物的芳香度和芳环的缩合程度,发现二硫化碳和甲苯等萃取物的芳香度和芳环缩合度较大,可作为生产炭材料的前驱体。     

天然CO_2注入煤层驱替CH_4运移路径上煤体化学结构变化

以窑街煤田天然CO2注入煤层并驱替煤层CH4为研究背景,通过在距离CO2注入点不同距离处连续采取煤样,对系列煤样进行红外光谱分析,结果显示:红外光谱谱图波数在2 800～3 000、2 270～2 413、1 000～1 200 cm-1区域吸收峰值发生了不同程度的变化。又对2个煤矿的超临界CO2处理前后的煤样进行红外光谱分析,上述波数的吸收峰强度也发生变化,而且都是处理后的煤样吸收峰强度低一些,进一步证实超临界CO2在运移过程中确实能从煤基质中萃取了脂肪族芳香族碳氢化合物及一部分矿物质。     

用催化氧化法处理焦化高浓度含酚废水

研究了FeSO₄-H₂O₂体系催化氧化处理焦化高浓度含酚废水的工艺条件.结果表明：优化处理条件是反应温度为30 ℃,Fe²⁺用量为200 mg/L,H₂O2用量为1 000 mg/L、反应时间为45 min.在该条件下处理废水,酚和COD的去除率分别可达到68.5％和70.4％,然后加入Ca(OH)₂将氧化处理后废水的pH值调至弱碱性进行絮凝,可显著降低废水中的铁离子及CN^-质量浓度,且COD去除率提高到85.2％,同时废水的可生化性得到显著提高,为后续生物处理创造了良好的条件.     

淮北煤田石台矿烟煤生烃结构演化研究

随着煤化作用的进程,煤中不同显微组分可以生成油气,该过程可以通过热模拟试验完成。为获得烟煤生烃结构演化特征,采集了淮北煤田4煤层样品,基于黄金管热解生烃试验、傅里叶红外光谱(FTIR)和高分辨率透射电镜(HRTEM),分析了不同升温速率下烃类产率特征,研究了生烃过程中煤化学结构演化规律,计算了FTIR和HRTEM结构参数,探讨了生烃产率和结构演化之间的对应关系。结果表明:C_1-5和甲烷随着温度升高,产率不断增大,且在中间温度区间急剧增大,C₁₄₊先增大后减小,且不同升温速率,达到峰值的温度有所差异。CH₂/CH₃和A_(2800-3000 cm^-1)/A_(3000-3100 cm^-1)呈现不一样的变化规律,但均有降低的趋势。0～0.1 nm芳香结构占比均为最多,0～1.0 nm表现出先降低-升高的周期性变化趋势。烟煤及热解产物的芳香结构主要包括2×2、3×3、4×4,含有少量的5×5尺寸芳香结构,45°主方向性变化降低、保持和升高的趋势规律。     

Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃1.8μm波段光谱特性研究

为分析Er³⁺/Tm³⁺共掺碲酸盐玻璃的发光性能,得到1.8μm处的高强度发光。采用熔融退火法,制备了Tm₂O₃掺杂浓度(摩尔百分数)为0.25%、0.5%、1%、1.5%和2%的75TeO₂-20ZnO-5La₂O₃-0.5Er₂O₃碲酸盐玻璃。对碲酸盐玻璃进行吸收光谱的测定,同时研究其在1.8μm波段的光谱特性。吸收光谱测试结果表明：碲酸盐玻璃在800 nm附近的吸收峰为Er³⁺的⁴I_15/2→⁴I_9/2跃迁和Tm³⁺的³H₆→³H₄跃迁的叠加,说明两种稀土离子都得到了很好的溶解混合;发射光谱在1200—2200 nm范围内,在1.53和1.8μm处出现了发射峰,且1.5...     

新型含氧醚键吡啶萃取剂在氨溶液中的萃取与反萃性能研究

为了解决目前工业萃取剂对Cu²⁺选择性差以及对Zn²⁺萃取能力差的问题, 合成了一种新型萃取剂MPPE, 并考察了由MPPE组成的有机相在氨溶液体系中对Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的萃取与反萃性能。结果表明, 在萃取剂MPPE浓度0.06 mol/L、总铵浓度1.2 mol/L、相比(O/A)1/1、混合时间5 min、pHeq=6.44条件下, Cu²⁺萃取率达到95.8％, 而Ni²⁺、Co²⁺和Zn²⁺萃取率分别为2.8%、3.7%和8.1%, 分离系数β_Cu/Ni、β_Cu/Co和β_Cu/Zn分别高达666.20、508.42和219.55。而当其他萃取条件不变, 将平衡pH值调为8.23时, β_Zn/Ni和β_Zn/Co都达最大值, 分别为137.90和74.20。在硫酸浓度1 mol/L、反萃时间6 min以及反萃相比1/1条件下对铜和锌的负载有机相进行反萃, 锌和铜离子反萃率均在97%以上。     

煤全组分分离工艺中溶剂循环优化研究

 摘要 为了研究煤全组分分离工艺中溶剂循环优化问题,采用新鲜NMP溶剂、精馏塔釜液NMP和减压蒸馏回收NMP溶剂分别与CS2按体积比1：1的比例配成混合溶剂,同时使用反萃取剂,对淮北童亭煤进行了温和条件下的萃取反萃取实验研究,分别制得了相应的萃余煤组分、精煤组分、沥青质组分和轻质组分四大族组分,对各族组分的产率和FTIR特征吸收峰进行了对比研究。结果表明：原煤经三种溶剂三级萃取后总产率以新鲜NMP溶剂>精馏塔釜液NMP>减压回收NMP溶剂;三种溶剂萃取所得同一族组分组成结构彼此相似,脂肪族成分主要富集于沥青质组分,含氢键缔合的-OH（或-NH）及酚类组分主要富集于精煤组分,而含芳香族结构的成分和矿物质则主要富集于萃余煤组分中。精馏塔釜液NMP可直接作为循环溶剂使用,当其中的轻质组分积累到一定量后,提取部分塔釜液由减压蒸馏除去其中的轻质组分后再循环,以此实现溶剂的循环优化利用。在此基础上提出了煤全组分分离工艺技术路线。     

基于小样本的煤层自然发火烷烃气体的光谱分析

针对煤层自然发火标志气体中烷烃气体吸收光谱交叠严重、定量分析时需要大量样本进行标定的问题,对甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷5种气体吸收光谱谱图进行研究,分析了谱线与气体浓度的非线性特性,得出吸收光谱部分谱线具有良好的线性度。采用改进的Tikhonov正则化方法进行了特征变量的提取,建立了分析模型,给出了5种烷烃的测试结果。采用Tensor 27光谱仪在光程为10 cm,扫描次数为8,光谱分辨率为1 cm-1情况下,只需20余组样本即可实现这些气体的高准确度在线分析,所有气体的分辨率优于2×10-6,满足煤层自然发火气体检测要求。     

基于红外光谱的煤尘润湿性

为了研究煤尘的微观润湿特征,取具有代表性的6种煤样进行煤质特征分析和液-固界面动态接触角滴液系统测定,同时采用NICOLET-380傅里叶变换红外光谱仪,对煤尘表面官能团进行分析。通过将煤尘润湿接触角与煤尘表面官能团吸收强度建立定量关系,得到煤尘表面无机矿物质官能团(以灰分和无机硅酸盐为代表)、含氧官能团(以芳香羟基为代表)以及有机大分子结构(以芳环C—H键为代表)对煤尘润湿性有较大影响,并且和煤尘润湿性接触角存在对应函数趋势,在3 050 cm-1处的红外透过率与煤尘接触角角度关系符合线性关系,相关系数R2=0.917 51;在1 020~1 100 cm-1处煤尘接触角随其透过率增加而增加,当透过率高于30%时,润湿角度稳定居高,此时相关系数R2=0.914 88。当煤尘含C量达到82%以上时,煤尘润湿性表现较差,趋势图相关系数R2=0.925 60。     

超纯超微精煤的制备及表征

在室温常压下,通过对两种变质程度不同的烟煤进行CS2/NMP混合溶剂萃取和反萃取,制备出两种棕褐色的精煤颗粒,并用透射电子显微镜(TEM)和红外光谱(FTIR)对其结构进行表征,结果表明:两种精煤颗粒超细微,粒径达到纳米级;颗粒近乎无灰,主要基团为脂肪族、醌基与芳酮、酚醇醚及取代芳烃。     

煤岩界面的高光谱识别原理

为研究以物性成分为辨识依据的煤岩高光谱识别技术,对来自我国不同煤矿生产线的煤岩试样在350~2 500 nm波段范围进行了反射光谱的采集。通过分析代表性样品的光谱反射率曲线,得出了煤岩的主要吸收谱带,发现了岩在2 200 nm附近表现为强吸收,而煤在此波长点附近吸收不明显,原因为岩中含Al-OH振动结构的矿物含量较高,而煤中此类矿物含量较低。以此2 200 nm附近煤岩吸收差异性为煤岩识别的基本原理,通过初步预处理和包络线去除预处理的方法,在全波段和2 150~2 250 nm吸收谷特征谱带,采用了4种识别算法模型,对训练集光谱数据进行训练,预测测试集光谱类型。测试集试样类型总体识别精度达到90%左右,且具有较好的一致性,识别速度达到毫秒级,实时性好,这些原理和识别方法为实际工程应用提供了参考。     

微波联合碱液煤炭脱硫研究

采用微波联合碱液的方法进行煤炭脱硫实验研究,考察了煤炭粒度、碱液浓度、辐照时间、微波功率对脱硫效果的影响,以及脱硫前后煤中矿物质与含硫官能团的变化。结果表明:在所选择的参数范围内,脱硫率随着煤炭粒度的减小而增大,随着碱液浓度、辐照时间、微波功率的增大而增大。XRD分析表明,脱硫后煤中矿物质种类未发生显著变化,但含量明显降低。红外光谱分析表明,脱硫后煤的整体结构未发生显著变化,但含硫官能团吸收峰明显减弱。     

超临界甲醇对褐煤液化预处理的试验研究

利用高温高压装置研究了超临界甲醇对锡林浩特褐煤的处理过程,考察了温度、压力、催化剂及脱灰处理等因素对褐煤处理效果的影响,同时通过对萃取物和萃余残煤分别进行红外光谱表征和化学分析,探讨了处理过程中褐煤含氧官能团的脱除规律.结果表明,以NaOH为催化剂,反应压力9.0MPa,温度310℃,即达到甲醇的超临界状态时,煤的平均萃取率可达22.47％,此时停留时间为60min为宜,溶煤质量比约为5∶1;在温度300C、压力8.5 MPa以上,煤中的羧基和酚羟基基本脱除完全,而羰基的脱除率为10.74％;当温度达到330℃时,羰基的脱除率最高,为32.28％.     

含氧取代咪唑类离子液体影响煤结构及其氧化性质的实验研究

为考察离子液体对煤中易氧化活性结构的溶解能力,选取两种阳离子含氧取代咪唑类离子液体\[AOEmim\]BF 4和\[HOEmim\]BF 4分别对煤进行预处理。利用原位傅里叶红外光谱仪(In-Situ FTIR)测试了原煤与处理煤红外官能团谱图,分析结果显示：离子液体能破碎煤结构,且两种离子液体阳离子中的含氧基团能够与煤络合,生成羧基。对原煤和离子液体处理煤进行的热分析实验,结果显示：离子液体处理煤在低温时放热速率较快,而在超过250 ℃的高温阶段,放热速率明显减慢直至低于原煤的放热速率。\[HOEmim\]BF 4处理煤放热速率降低远远早于\[AOEmim\]BF 4处理煤。综合红外和热分析实验结果,解释了\[HOEmim\]BF 4与煤相互作用机理。     

Non-covalent associative structure of coal

The recent progress of non-covalent associative structure of coal, and the mechanisms of the CS2/NMP (1:1 by volume) mixed solvent and the additive addition enhancing the extraction yield of coals were reviewed, and the aggregation behavior of coal in solid and solution states were presented, and the aggregation behavior of coal in solid and solution states were introduced in this paper. Coal extraction and swelling in organic solvents at room temperature were the most useful methods to understand the associative structure of coal. CS2/NMP (1:1 by volume) is a unique solvent to give high extraction yields for some bituminous coals. Some additives can dissociate the stronger interactions among coal molecules and enhance the extraction yields of coal in the mixed solvent.