煤炭低溫氧化過(guò)程中芳烴和含氧官能團(tuán)的紅外光譜研究

煤炭低溫氧化過(guò)程中芳烴和含氧官能團(tuán)的紅外光譜研究

煤炭自給自足具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、隱蔽性強(qiáng)、建設(shè)周期長(zhǎng)、難以控制等特點(diǎn)。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)煤炭自然火災(zāi)機(jī)制的研究。因此，作者采集了淮南李二礦、潘一礦和耀橋礦的原煤礦樣品進(jìn)行加熱和氧化實(shí)驗(yàn)，然后對(duì)氧化前后和氧化前的實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行了紅外光譜分析。在自然氧化過(guò)程中，每個(gè)煤樣的人工氧化溫度從室溫到170不等。對(duì)40.60c的氧化樣品進(jìn)行了40.60，然后對(duì)12個(gè)樣品進(jìn)行了紅外吸收光譜分析和散列分析，以了解這些氧化碳的微觀結(jié)構(gòu)在氧化加熱過(guò)程中的變化。表1為各煤樣紅外光譜的主要吸收峰的歸屬,圖1～3為測(cè)得的各吸收峰的吸光度,由圖1～3可以看出,煤樣的紅外光譜吸收峰主要分為3類(lèi):脂肪烴、含氧官能團(tuán)和芳香烴.1大豐橋煤礦樣品的紅外光譜分析(1)氧化溫度和波數(shù)對(duì)芳香烴的影響如圖1所示,該樣品的芳香烴在5個(gè)吸收峰處有吸光度:3056～3032,1604～1599,811～791,753～747,711～694cm-1.波數(shù)為1604～1599cm-1的芳香烴最多,波數(shù)為753～747cm-1的芳香烴也較多,而波數(shù)為811～791,711～694cm-1的芳香烴則較少.從吸光度的變化趨勢(shì)來(lái)看:波數(shù)為1604～1599,3056～3032,753～747,811～791cm-1的芳香烴隨氧化溫度的上升而增加.其中,波數(shù)為1604～1599cm-1的芳香烴隨氧化溫度的上升而增加的速度最快,量最大.而波數(shù)為711～694cm-1的芳香烴隨氧化溫度的上升,其變化較慢,甚至呈輕微下降的趨勢(shì).(2)脂肪烴的吸光度該樣品的脂肪烴在4個(gè)吸收峰處有吸光度:2921～2918,2857～2851,1442～1434,1384～1379cm-1.其中波數(shù)為2921～2918cm-1的脂肪烴的含量最多.從吸光度的變化趨勢(shì)來(lái)看:這4個(gè)波數(shù)的脂肪烴隨著氧化溫度的升高,初期的變化不大,甚至有所降低,到120℃后卻有明顯增大的跡象.(3)cm-1含氧官能團(tuán)的含量該樣品的含氧官能團(tuán)在4個(gè)吸收峰處有吸光度:3697～3684,3624～3613,1736～1722,1706～1705cm-1.波數(shù)為3697～3684cm-1的含氧官能團(tuán)的含量最多,波數(shù)為3624～3613cm-1的含氧官能團(tuán)的含量也較多,而波數(shù)為1736～1722,1706～1705cm-1的含氧官能團(tuán)的含量則較少.從吸光度的變化趨勢(shì)來(lái)看:波數(shù)為1736～1722,1706～1705cm-1的含氧官能團(tuán)隨氧化溫度的上升而增加,波數(shù)為3624～3613cm-1的含氧官能團(tuán)隨氧化溫度的上升而減少,而波數(shù)為3697～3684cm-1的含氧官能團(tuán)則隨氧化溫度的上升而出現(xiàn)了先增加后減少的波動(dòng)現(xiàn)象.2淮南李二礦的紅外光譜分析(1)波數(shù)對(duì)芳香烴吸收量的影響如圖2所示,該樣品的芳香烴的5個(gè)吸收峰處有吸光度:3056～3032,1604～1599,875～870,811～791,753～747cm-1.波數(shù)為1604～1599cm-1的芳香烴的含量最多,波數(shù)為753～747,811～791,875～870cm-1的芳香烴的含量也較多,而波數(shù)為3056～3032cm-1的芳香烴的含量則較少.從吸光度的變化趨勢(shì)來(lái)看:波數(shù)為1604～1599cm-1的芳香烴隨氧化溫度的上升而增加,且增幅最為顯著;波數(shù)為753～747cm-1的芳香烴也隨氧化溫度的上升而增加;但波數(shù)為811～791,3056～3032cm-1的芳香烴則出現(xiàn)了先增加后減少的波動(dòng)現(xiàn)象.(2)脂肪烴的含量該樣品的脂肪烴的4個(gè)吸收峰處有吸光度:2921～2918,2857～2851,1442～1434,1384～1379cm-1.其中波數(shù)為2921～2918cm-1的脂肪烴的含量最多.從吸光度的變化趨勢(shì)來(lái)看,這4個(gè)波數(shù)的脂肪烴均出現(xiàn)了隨氧化溫度的上升而先增加后減少的波動(dòng)現(xiàn)象.(3)含氧官能團(tuán)的測(cè)定該樣品的含氧官能團(tuán)在3個(gè)吸收峰處有吸光度:3697～3684,3624～3613,1736～1722cm-1.波數(shù)為3697～3684,1736～1722cm-1的含氧官能團(tuán)的含量較多,而波數(shù)為3624～3613cm-1的含氧官能團(tuán)的含量較少.從吸光度的變化趨勢(shì)來(lái)看:波數(shù)為3697～3684,3624～3613cm-1的含氧官能團(tuán)均出現(xiàn)了隨氧化溫度的上升而先減少后增加的波動(dòng)現(xiàn)象,而波數(shù)為1736～1722cm-1的含氧官能團(tuán)盡管在氧化初期有所減少,但以后隨氧化溫度的上升而穩(wěn)步增加,且增幅越來(lái)越大.3淮南潘一礦碳?xì)浠瞎庾V分析(1)芳香烴的含量如圖3所示,該樣品的芳香烴在5個(gè)吸收峰處有吸光度:3056～3032,1604～1599,811～791,753～747,711～694cm-1.波數(shù)為1604～1599cm-1的芳香烴的含量最多,波數(shù)為753～747,711～694cm-1的芳香烴的含量較多,而波數(shù)為3056～3032,811～791cm-1的芳香烴的含量則較少.從吸光度的變化趨勢(shì)來(lái)看:波數(shù)為711～694cm-1的芳香烴隨氧化溫度的上升而變化不大,甚至略微有所降低,其它4個(gè)波數(shù)的芳香烴則均隨氧化溫度的上升而增加.(2)脂肪烴的含量該樣品的脂肪烴在4個(gè)吸收峰處有吸光度:2921～2918,2857～2851,1442～1434,1384～1379cm-1.波數(shù)為2921～2918,1442～1434cm-1的脂肪烴的含量最多,波數(shù)為2857～2851,1384～1379cm-1的脂肪烴的含量也較多.從吸光度的變化趨勢(shì)來(lái)看:4個(gè)波數(shù)的脂肪烴均隨氧化溫度的上升而增加,但增幅都不是太大.(3)cm-1含氧官能團(tuán)的含量該樣品的含氧官能團(tuán)在3個(gè)吸收峰處有吸光度:3697～3684,3624～3613,1736～1722cm-1.波數(shù)為3697～3684cm-1的含氧官能團(tuán)的含量最多,波數(shù)為3624～3613,1736～1722cm-1的含氧官能團(tuán)的含量也較多.從吸光度的變化趨勢(shì)來(lái)看:波數(shù)為1736～1722cm-1的含氧官能團(tuán)隨氧化溫度的上升而增加,且增幅較大;波數(shù)為3697～3684cm-1的含氧官能團(tuán)則隨氧化溫度的上升而減少;而波數(shù)為3624～3613cm-1的含氧官能團(tuán)則隨氧化溫度的上升而出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象,變化趨勢(shì)不明顯.4煤炭低溫氧化過(guò)程中芳烴、脂肪烴、含氧官能團(tuán)的變化由圖1～3可知,主要吸收峰的位置及其反映的分子結(jié)構(gòu),屬于氣煤正常具有的分子結(jié)構(gòu),沒(méi)有什么特殊之處.3個(gè)煤礦的煤樣在氧化過(guò)程中的芳烴、脂肪烴、含氧官能團(tuán)變化為:芳香烴和