煤化學(xué)第三章煤的結(jié)構(gòu)_第1頁
煤化學(xué)第三章煤的結(jié)構(gòu)_第2頁
煤化學(xué)第三章煤的結(jié)構(gòu)_第3頁
煤化學(xué)第三章煤的結(jié)構(gòu)_第4頁
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文檔簡介

1、精品資料第三章 煤的結(jié)構(gòu)煤的結(jié)構(gòu)包括煤有機質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)(大分子結(jié)構(gòu))和煤的物理空間結(jié)構(gòu)。研究煤的結(jié)構(gòu),不僅具有重要的理論意義, 而且對于煤炭加工利用具有重要的指導(dǎo)意義。 由于煤炭組成的復(fù)雜性、 多樣性、 非晶質(zhì)性和不均勻性, 所以將煤分離成為簡單的化合物并研究其結(jié)構(gòu)是一件非常困難的事情。雖然科學(xué)家對煤的結(jié)構(gòu)做了長期、大量的研究工作,并取得了長足進展,但遺憾的是, 迄今為止尚未明了煤結(jié)構(gòu)的全貌, 只是根據(jù)實驗結(jié)果和分析推測, 提出了若干煤的結(jié)構(gòu)模型。本書重點介紹煤分子結(jié)構(gòu)研究的結(jié)論。第一節(jié) 煤的大分子結(jié)構(gòu)一、煤大分子結(jié)構(gòu)的基本概念煤的有機質(zhì)是由大量相對分子質(zhì)量不同、 分子結(jié)構(gòu)相似但又不完全相同的

2、 “相似化合物”組成的混合物。根據(jù)實驗研究,煤的有機質(zhì)可以大體分為兩部分:一部分是以芳香結(jié)構(gòu)為主的環(huán)狀化合物,稱為大分子化合物 ;另一部分是以鏈狀結(jié)構(gòu)為主的化合物,稱為低分子化合物。前者是煤有機質(zhì)的主體,一般占煤有機質(zhì)的 90% 以上,后者含量較少,主要存在于低煤化程度的煤中。 煤的分子結(jié)構(gòu)通常是指煤中大分子芳香族化合物的結(jié)構(gòu)。 煤的大分子結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜, 一般認為它具有高分子聚合物的結(jié)構(gòu), 但又不同于一般的聚合物, 它沒有統(tǒng)一的 聚合單體。研究表明, 煤的大分子是由多個結(jié)構(gòu)相似的“基本結(jié)構(gòu)單元” 通過橋鍵連接而成的。這種基本結(jié)構(gòu)單元類似于聚合物的聚合單體, 它可分為規(guī)則部分和不規(guī)則部分。 規(guī)則

3、部分由幾個或十幾個苯環(huán)、脂環(huán)、氫化芳香環(huán)及雜環(huán)(含氮、氧、硫等元素)縮聚而成,稱為基本結(jié)構(gòu)單元的核或芳香核;不規(guī)則部分則是連接在核周圍的烷基側(cè)鏈和各種官能團 ;橋鍵則是連接相鄰基本結(jié)構(gòu)單元的原子或原子團。 隨著煤化程度的提高, 構(gòu)成核的環(huán)數(shù)不斷增多, 連接在核周圍的側(cè)鏈和官能團數(shù)量則不斷變短和減少。二、煤大分子基本結(jié)構(gòu)單元的核(一 )煤的結(jié)構(gòu)參數(shù)煤大分子基本結(jié)構(gòu)單元的核具縮合環(huán)結(jié)構(gòu), 稱為芳香環(huán)或芳香核。 煤的基本結(jié)構(gòu)單元不是一個均勻、 確切的結(jié)構(gòu), 但可以通過結(jié)構(gòu)參數(shù)評價核的平均結(jié)構(gòu)。 煤的結(jié)構(gòu)參數(shù)有芳碳率、 芳氫率、芳環(huán)率等。(1)芳碳率芳碳率(fcar)是指煤的基本結(jié)構(gòu)單元中屬于芳香族結(jié)

4、構(gòu)的碳原子數(shù)與總碳原子數(shù)之比fcar=c ar/c 。(2)芳氫率芳氫率(fhar)是指煤的基本結(jié)構(gòu)單元中屬于芳香族結(jié)構(gòu)的氫原子數(shù)與總氫原子數(shù)之比, fhar=h ar/h 。(3)芳環(huán)數(shù)芳環(huán)數(shù)(ra)是指煤的基本結(jié)構(gòu)單元中芳香環(huán)數(shù)的平均數(shù)量。不同煤化程度煤的結(jié)構(gòu)參數(shù)列于表3-1 。表3-1不同煤化程度煤的結(jié)構(gòu)等數(shù)碳含,稀*1hy心hdd平均環(huán)數(shù)nmrftirnmrftir75+00,650h7?c0.30. 33liez76.0oh75q.7s0.340.33h 36q, 74277.00.710.650. 330p 24。.軌l89277,90.380.490. 160.】40. 421*

5、3217?. 40. 770.770.310-fe310,31l91381.00. 700. 69oa310; 34q. 341.45281.30. 77740.300. 38q. 352. 1138?.00. 780. 730. 360. 320b34382.00, 740. 76也330. 31o. aa1.743&2. 70. 750. 730.州0.290.31332. 90. 750. 790. 390. 390,招l(wèi) 593b3., 40,0+69口. s30. 290. 322.313崎.50.77仇590. 340. 290. 362,423弭86 540.560. 160.

6、311.691皈10.770. 8o0. 430.450.361.38386. 50.7&0.780. 330,420. 161. 75390.3o.s6th e 40,530. so0. 35if693. 00. as一0. 68- -0. ?32, 0630注1芳香氧,破原子比:翡昉氫.碳原子比*(二)煤分子基本結(jié)構(gòu)單元的核隨煤化程度的變化規(guī)律煤分子基本結(jié)構(gòu)單元的核主要由不同縮合程度的芳香環(huán)構(gòu)成,也含有少量的氫化芳香環(huán)和氮、硫雜環(huán)。低煤化程度煤基本結(jié)構(gòu)單元的核以苯環(huán)、泰環(huán)和菲環(huán)為主;中等煤化程度煙煤基本結(jié)構(gòu)單元的核以菲環(huán)、慈環(huán)和花環(huán)為主;在無煙煤階段,基本結(jié)構(gòu)單元核的芳香環(huán)數(shù)急劇增加,逐漸

7、向石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。從褐煤開始,隨煤化程度的提高, 煤大分子基本結(jié)構(gòu)單元的核緩慢增大,核中的縮合環(huán)數(shù)逐漸增多,當碳含量超過 90%以后,基本結(jié)構(gòu)單元核的芳香環(huán)數(shù)急劇增大,逐漸向石墨 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。研究表明,碳含量為70%83%時,平均環(huán)數(shù)為2左右;碳含量為83%90%時, 平均環(huán)數(shù)為35;碳含量大于90%時,環(huán)數(shù)急劇增加,碳含量大于95%時,平均環(huán)數(shù)大于40。 煤的芳碳率,煙煤一般小于 0.8 ,無煙煤則趨近于1。三、基本結(jié)構(gòu)單元周圍的烷基側(cè)鏈和官能團基本結(jié)構(gòu)單元的縮合環(huán)上連接有數(shù)量不等的烷基側(cè)鏈和官能團。(一)烷基側(cè)鏈連接在縮合環(huán)上的烷基側(cè)鏈是指甲基、乙基、丙基等基團。日本學(xué)者滕井修治等將煤在緩和的

8、條件下氧化,把烷基轉(zhuǎn)化為竣基,然后通過元素分析和紅外光譜測定,研究了不同煤種烷基側(cè)鏈的平均長度,見表 3-2 。 3-2烷基衡鏈的平均長度5/5.】74. 3bo. 4b4.3重1盤的捏度c碳俱子數(shù))5.02. 32.2l8表3-2數(shù)據(jù)表明,烷基側(cè)鏈的平均長度隨煤化程度提高而迅速縮短。(二)含氧官能團煤分子上的含氧官能團有羥基 (-oh)、竣基(-cooh)、厥基(x-。)、甲氧基(-och 3)和醒鍵(一0一 )等。煤中含氧官能團隨煤化程度提高而減少。其中甲氧基消失得最快, 在年老褐煤中就幾乎不存在了 ;其次是竣基,竣基是褐煤的典型特征,到了煙煤階段,竣基的數(shù)量大大減少,到 中等煤化程度的煙

9、煤時,竣基基本已消失;羥基和談基在整個煙煤階段都存在,甚至在無煙煤階段還有發(fā)現(xiàn)。默基在煤中的含量雖少,但隨煤化程度提高而減少的幅度不大,在不同煤化程度的煤中均有存在。 煤中的氧有相當一部分以非活性狀態(tài)存在,主要是醒鍵和雜環(huán)中的氧。(三)含硫和含氮官能團煤中的含硫官能團與含氧官能團的結(jié)構(gòu)類似,包括硫醇、硫醍、二硫醍醍、硫釀及雜環(huán)硫等。煤中的氮含量一般在1%2% ,主要以六元雜環(huán)、口比咤環(huán)或唾咻環(huán)等形式存在。此外,還有胺基、亞胺基、睛基、五元雜環(huán)口比咯及咔陛等。理論上,含硫和含氮官能團隨煤化程度 提高有減少趨勢,但由于煤有機質(zhì)中氮、硫含量不高,其他因素往往掩蓋了煤化程度的影響。 但從一些數(shù)據(jù)也可以

10、看出,氮含量隨煤化程度的提高而下降。四、連接基本結(jié)構(gòu)單元的橋鍵煤的大分子是由若干基本結(jié)構(gòu)單元通過化學(xué)鍵連接而成的三維結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)單元之間的連接是通過次甲基鍵一 ch2一、一ch2 ch2一、一ch2 ch2 ch2一;醒鍵一 o 一;硫醒鍵一 s 、-s-s 一 ;次甲基醒鍵一 ch2 0-、一 ch2-s一;芳香碳一碳鍵car-car,等橋鍵實現(xiàn)的。不同煤化程度煤的結(jié)構(gòu)單元模型見表3-3。從表3-3中可以看出,隨煤化程度的提高,煤分子的結(jié)構(gòu)單元呈規(guī)律性變化,側(cè)鏈、官 能團數(shù)量減少,結(jié)構(gòu)單元中縮合環(huán)數(shù)增加。五、煤中的低分子化合物在煤的縮聚芳香結(jié)構(gòu)中還分散著一些獨立存在的非芳香化合物,它們的相對分

11、子質(zhì)量在500左右,可用普通有機溶劑如苯、醇等萃取出來。它們的性質(zhì)與煤主體有機質(zhì)有很大的不 同,通常稱它們?yōu)榈头肿踊衔铩C褐械牡头肿踊衔飦碓从诔擅褐参铮ㄈ鐦渲?、樹蠟、菇烯?卜成煤過程中形成的未參與聚合的化合物以及形成的低分子聚合物。低分子化合物與煤大分子主要通過氫鍵力和范德瓦耳斯力結(jié)合。煤中低分子化合物的含量一般不超過5%,但有的人認為實際含量遠遠大于此數(shù)值,在褐煤和煙煤中,低分子化合物可達煤有機質(zhì)的10%23%。實際測值低是由于萃取時間短以及低分子化合物與煤的大分子結(jié)合太緊密而萃取不出來所致。煤中低分子化合物的含量雖然不多,但它們的存在對煤的黏結(jié)性能、液化性能等影響很大。煤中低分子化合

12、物可分為兩類,即燒類和含氧化合物。煤中的燒類主要是正構(gòu)烷燒,此外還有少量的環(huán)烷煌和長鏈烯燒。含氧化合物有長鏈脂肪酸、醇和酮、管醇類等。糠神成分輯征1%指標干燥 (d)干燥無庾港征門c64. 576.2褐煤t14.34.9v40.845.9c72.976.7次煙煤h5,3s.6v4,543.6高揮鼓c77. 184.2h5. 15. 6分塞罐v36,539.9低揮發(fā)c83,8=分煙耀h機2v17. 5無煙煤*3-3不同螺化程度煤的建構(gòu)單元模型第二節(jié)煤的結(jié)構(gòu)模型為了解釋煤的性質(zhì)和煤炭加工轉(zhuǎn)化過程中的現(xiàn)象,人們試圖從煤的結(jié)構(gòu)上找答案。由于煤的非晶態(tài)和結(jié)構(gòu)的高度復(fù)雜性,目前尚不能了解煤大分子結(jié)構(gòu)的全貌

13、。在這種情況下,以已經(jīng)獲得的煤結(jié)構(gòu)的信息為基礎(chǔ),建立煤結(jié)構(gòu)模型來研究煤。煤的結(jié)構(gòu)模型包括化學(xué)結(jié)構(gòu)模型和物理結(jié)構(gòu)模型。一、煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)模型建立煤的結(jié)構(gòu)模型是研究煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)的重要方法。煤的結(jié)構(gòu)模型是根據(jù)煤的各種煤結(jié)構(gòu)的信息和數(shù)據(jù)進行推斷和假想而建立的,用來表示煤的平均化學(xué)結(jié)構(gòu)的分子圖示。實際上,這種分子模型并不是煤中真實分子結(jié)構(gòu)的實際形式,它只是一種統(tǒng)計平均的結(jié)果,并不完全準確。盡管如此,這些模型在解釋煤的某些性質(zhì)時仍然得到了成功應(yīng)用。(一)fuchs 模型fuchs模型是20世紀60年代以前提出的煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)模型的代表,圖 3-1所示的模型是由德國科學(xué)家 w. fuchs提出并經(jīng)van kre

14、velen 在1957年修改過的模型。這一時期對于 煤結(jié)構(gòu)的研究方法主要是化學(xué)法,得出的是一些定性的概念,而定量的數(shù)據(jù)較少,fuchs模型就是基于這種研究水平而提出來的。從圖中可以看出,該模型將煤描繪成由很大的蜂窩狀縮合芳香環(huán)和在其周圍任意分布著以含氧官能團為主的基團所組成,縮合芳香核很大,模型中沒有含硫結(jié)構(gòu), 含氧官能團的種類不全面??偠灾?,該模型比較片面,不能全面反映 煤結(jié)構(gòu)的特征。用 4 1 furby 椎型算 van krtvden 修也下可修改uh 0(二)given 模型20世紀60年代以來,在煤的結(jié)構(gòu)研究中采用了各種新型的現(xiàn)代化儀器,如傅立葉變換 紅外光譜和高分辨率核磁共振波譜

15、等,得到了更多更準確的煤結(jié)構(gòu)信息,為更合理的煤結(jié)構(gòu)模型的提出奠定了基礎(chǔ)。英國的 p.h. given于20世紀60年代初提出了一種煤結(jié)構(gòu)模型,如 圖3-2所示。這是一種低煤化程度煙煤(碳含量82%)的結(jié)構(gòu),主要由環(huán)數(shù)不多的芳香核構(gòu)成。 在這些環(huán)之間由氫化芳香環(huán)連接,構(gòu)成無序的三維空間大分子。該模型氮原子以雜環(huán)形式存在,含氧官能團有羥基、 醍基等,結(jié)構(gòu)單元之間交聯(lián)鍵的主要形式是鄰位亞甲基。但模型中沒有硫的結(jié)構(gòu),也沒有醍鍵和兩個碳原子以上的次甲基橋鍵。or0m用*2 given模量(三)wiser模型美國的w. h. wiser于20世紀70年代中期提出的煤結(jié)構(gòu)模型 (見圖3-3)被認為是比較全

16、面合理的一個模型,該模型是針又年輕煙煤(碳含量82%83%),它展示了煤大分子結(jié)構(gòu)的大部分現(xiàn)代概念,可以合理解釋煤的液化和其他化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)。該模型芳香環(huán)數(shù)分布較寬,包含了15個環(huán)的芳香結(jié)構(gòu)。模型中的元素組成與煙煤中的元素組成一致,其中芳香碳約占65%75%。模型中的氫大多存在于脂肪結(jié)構(gòu)中,如氫化芳環(huán)、烷基結(jié)構(gòu)和橋鍵等,而芳香氫較少。模型中含有酚、硫酚、芳基醛、酮以及含0、n、s的雜環(huán)結(jié)構(gòu)。模型中還含有一些不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),如醇羥基、氨基及竣基等。模型中結(jié) 構(gòu)單元之間的橋鍵主要是短烷鍵(wch十一=.)、醒鍵(一0一 )和硫醛(-s一)等弱鍵以及兩芳環(huán)直接相連的芳基碳碳鍵 (arc-car)。模型中

17、還含有羥基、厥基、硫醇和暖吩等基團。(四)本田模型如圖3-4所示,本田模型的特點是考慮了低分子化合物的存在,縮合環(huán)以菲為主,它們 之間有較長的次甲基鍵相連接。模型中氧的存在形式比較全面,但沒有考慮氮和硫的結(jié)構(gòu)。cha用3t本iii模耀用3-5 shimi模嵯(五)shinn模型如圖3-5所示,此模型是目前廣為人們接受的煤的大分子模型,是根據(jù)煤在一段和二段 液化產(chǎn)物的分布提出來的,所以又叫做反應(yīng)結(jié)構(gòu)模型。它以煙煤為對象,以相對分子質(zhì)量 10000為基礎(chǔ),將考察結(jié)構(gòu)單元擴充至c=661 ,通過數(shù)據(jù)處理和優(yōu)化,得出分子式為c661h 561 0 74 n11s6。該結(jié)構(gòu)假設(shè):芳環(huán)或氫化芳環(huán)單元由較短

18、的脂鏈和醒鍵相連,形成大分子的聚集體,小分子鑲嵌于聚集體孔洞或空穴中,可通過溶劑抽提萃取出來。二、煤的物理結(jié)構(gòu)模型煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)反映了煤的大分子中各原子之間的相互聯(lián)系,這些原子之間是通過化學(xué)鍵聯(lián)系起來的。煤的物理結(jié)構(gòu)是指分子間的堆垛結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu)。煤的孔隙結(jié)構(gòu)在第六章闡述。(一)hirsch 模型1954年hirsch利用雙晶衍射技術(shù)對煤的小角x衍射線漫射進行了研究,認為煤中有緊密堆積的微晶、分散的微晶、直徑小于500 nm的孔隙,據(jù)此建立了 hirsch煤結(jié)構(gòu)模型。該模型將不同煤化程度的煤劃分為三種物理結(jié)構(gòu),如圖 3-6所示。(1)敞開式結(jié)構(gòu)圖3-6(a):屬于低煤化程度煙煤, 其特征是芳香層

19、片小,不規(guī)則的“無 定 形結(jié)構(gòu)”比例較大。芳香層片間由交聯(lián)鍵連接,并或多或少在所有方向上任意取向,形成多 孔的立體結(jié)構(gòu)。(2)液態(tài)結(jié)構(gòu)圖3-6(b):屬于中等煤化程度煙煤,其特征是芳香層片在一定程度上定向,并形成包含兩個或兩個以上層片的微晶。層片間的交聯(lián)大大減少, 故活動性大。這種煤的孔隙率小,機械強度低,熱解時易形成膠質(zhì)體。(3)無煙煤結(jié)構(gòu)圖3-6(c):屬于無煙煤,其特征是芳香層片增大,定向程度增大。由于縮聚反應(yīng)劇烈,使煤體積收縮并產(chǎn)生收縮應(yīng)力,導(dǎo)致形成大量裂隙。圖3 6 hirvh模型圖7 交聯(lián)模型(二)交聯(lián)模型由larsen等于1982年提出,如圖3-7所示。此模型中,分子之間由交聯(lián)鍵

20、連接,類似 于高分子化合物之間的交聯(lián)。這種模型很好地解釋了煤不能完全被溶解的現(xiàn)象。(三)兩相模型兩相模型又稱為主一客模型。此模型是由given等1986年根據(jù)nmr氫譜發(fā)現(xiàn)煤中質(zhì)子的弛豫時間有快、慢兩種類型而提出的,如圖3-8所示。認為煤中有機物大分子多數(shù)是交聯(lián)的大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),為固定相;低分子因非共價鍵力的作用陷在大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,為流動相。煤的多聚芳環(huán)是主體, 對于相同煤種主體是相似的,而流動相小分子是作為客體摻雜于主體之中。采用不同溶劑抽提可以將主客體分離。在低階煤中,非共價鍵的類型主要是離子鍵和氫鍵;在高階煤中,兀-兀電子相互作用和電荷轉(zhuǎn)移力起主要作用。(四)單相模型單相模型又稱締合模

21、型,是 nishioka于1992年提出來的。他是在分析了溶劑萃取實驗 結(jié)果后,認為存在連續(xù)相對分子質(zhì)量分布的煤分子,煤中芳香族間的連接是靜電型和其他型的連接力,不存在共價鍵。煤的芳香族由于這些力堆積成更大的聯(lián)合體,然后形成多孔的有機質(zhì),如圖3-9所示。三、煤結(jié)構(gòu)的綜合模型近年來,還有一些模型把煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)模型與物理結(jié)構(gòu)模型結(jié)合起來對煤進行描述,它是近年來煤結(jié)構(gòu)模型的特點,主要有oberlin模型(1989)和球(sphere)模型(1990)。前者是oberlin用高分辨率透射電鏡(tem)研究煤結(jié)構(gòu)并結(jié)合 fuchs和hirsh的工作提出來的,其 特點是稠環(huán)個數(shù)較多,最大有 8個苯環(huán),對煤

22、中嚇咻的存在有重點描述;后者是grigonew等用x射線衍射徑向分布函數(shù)法研究煤的結(jié)構(gòu)后提出來的,其最大特點是首次提出煤中具有20個苯環(huán)的稠環(huán)芳香結(jié)構(gòu),這一模型可以解釋煤的電子光譜和顏色。第三節(jié)煤結(jié)構(gòu)的研究方法簡介歸納起來,煤結(jié)構(gòu)的研究方法主要有三類,即物理研究法、化學(xué)研究法和物理化學(xué)研究法。一、物理研究法物理研究法主要是利用高性能的現(xiàn)代分析儀器,如紅外光譜儀、核磁共振儀、x射線衍射儀、掃描電鏡等對煤結(jié)構(gòu)進行測定和分析,從中獲取煤結(jié)構(gòu)的信息。表 3-4列舉了各種現(xiàn) 代儀器用于煤結(jié)構(gòu)研究及其提供的信息情況。表3 4各種現(xiàn)代儀器用于煤第構(gòu)研究及其提供的信息方法所梃供的信息空度需定比費面機穩(wěn)定小角x

23、射線微射(saxs)計*機層掃播cd楂一共振成像孔容、孔結(jié)構(gòu).氣悻啜附與擴散、反應(yīng)特性電子投用/掃描顯潼域丁歸m/sem)打揭隧道癰律鏡istm)原子力方.微情(afm)形貌.表面結(jié)構(gòu).禮結(jié)梅、南品石果結(jié)構(gòu)k射線新射fxrd?紫外可臭光譜fuvvie)紅外光瑞ur)心皿力光潛橫做共驚潛enmr)靜觸共振諧(esr)懶晶結(jié)構(gòu).芳香培將的大小與排列,鍵枝.原子分布芳香結(jié)構(gòu)大小官能團,脂防和芳香結(jié)構(gòu).芳香度c原子及h原子分布、芳香度,第件芳香結(jié)構(gòu)自由珞液度.未成對電子分布x光電子修x射線嗯收近邊結(jié)構(gòu)譜(xanes)蟠子的掠親與地聳.雜原子絹分mossbaur 津含愜甲粉原子光譜(發(fā)射/嚷收)k時絨能

24、曲(eds)礦物質(zhì)成分質(zhì) uhmso碳一原手數(shù)分布.碳輒化合物熨制、相對分子質(zhì)量電學(xué)方法f電阻率1半導(dǎo)體特性.芳香結(jié)構(gòu)大小做學(xué)方法(倒化率)日eh基誄度光學(xué)方法(折射率、反射率)煤化程度、芳弄層大小與排列二、化學(xué)研究法對煤進行適當?shù)难趸浠?、鹵化、水解等化學(xué)處理,對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進行分析測定,并 據(jù)此推測母體煤的結(jié)構(gòu)。此外煤的元素組成和煤分子上的官能團,如羥基、竣基、默基、甲 氧基、觸鍵等也可以采用化學(xué)分析的方法進行測定。三、物理化學(xué)研究法利用溶劑萃取手段,將煤中的組分分離并進行分析測定,以獲取煤結(jié)構(gòu)的信息。第四節(jié) 煤分子結(jié)構(gòu)理論的基本觀點經(jīng)過許多科學(xué)家的大量研究, 雖然還沒有徹底了解煤分子結(jié)構(gòu)

25、的全貌, 但對煤的分子結(jié)構(gòu)也有了基本的和較深入的認識。以下是科學(xué)界公認的幾個基本觀點。1. 煤是三維空間高度交聯(lián)的非晶質(zhì)的高分子縮聚物煤不是由均一的單體聚合而成, 而是由許多結(jié)構(gòu)相似但又不完全相同的基本結(jié)構(gòu)單元通過橋鍵連接而成。 結(jié)構(gòu)單元由規(guī)則的縮合芳香核與不規(guī)則的、 連接在核上的側(cè)鏈和官能團兩 部分構(gòu)成。2. 煤分子基本結(jié)構(gòu)單元的核心是縮合芳香核縮合芳香核為縮聚的芳環(huán)、 氫化芳環(huán)或各種雜環(huán), 環(huán)數(shù)隨煤化程度的提高而增加。 碳含 量為70%83%時,平均環(huán)數(shù)為2;碳含量為83%90%時,平均環(huán)數(shù)為35;碳含量大于 90% 時,環(huán)數(shù)急劇增加,碳含量大于95% 時,平均環(huán)數(shù)大于40 。煤的芳碳率,煙煤一般小于0.8 ,無煙煤則趨近于1 。3. 基本結(jié)構(gòu)單元上的不規(guī)則部分連接在縮合芳香核上的不規(guī)則部分包括烷基側(cè)鏈和官能團。 烷基側(cè)鏈的長度隨煤化程度的提高而

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