模块七 第二讲 煤中官能团

1、模块七模块七 煤的有机质结构煤的有机质结构第二讲第二讲 煤中的官能团煤中的官能团团团 第二讲第二讲 煤中的官能团煤中的官能团 1.含氧官能团含氧官能团 煤中的含氧官能团主要包括羧基（COOH）、羟基（OH）、羰基（C=O）、甲氧基（OCH3）和醚键（O）等。羧基存在于泥炭、褐煤和风化煤中，在烟煤中几乎不存在。事实上，当daf(C) 78%时，羧基已经不存在。羟基已经不存在。羟基存在于泥炭、褐煤和烟煤中，是烟煤的主要含氧官能团，一般认为较多地存在于煤有机质中，且绝大多数煤只含酚羟基而醇羟基很少。羰基存在于从泥炭到无烟煤的全过程（在煤化度较高的煤中，羰基大部分以醌基形式存在），无酸性，在煤中含量虽

2、少，但分布很广。甲氧基仅存在于泥炭和软褐煤中，随煤化度的增高，其消失的速度比羧基还快。醚键也是煤中氧的一种存在形式。与其他含氧官能团相比，不易起化学反应，也不易热解，所以被称为非活性氧。第二讲第二讲 煤中的官能团煤中的官能团 煤中含氧官能团分布随煤化度的变化如图6-1所示。其中羟基降低最多，其次是羰基和羧基。到了烟煤阶段，主要以非活性氧（醚键和杂环氧）形式存在，当daf(C)达到92%时，所有的氧都以非活性氧存在。图图6-1 含氧官能团的分布与煤化程度的关系含氧官能团的分布与煤化程度的关系第二讲第二讲 煤中的官能团煤中的官能团 2.烷基侧链烷基侧链 通过温和氧化的方法，可以把烷基侧链氧化成羧酸

3、，然后通过元素分析和红外光谱测定的方法，计算不同煤种的烷基侧链的平均长度。由表6-1数据可见，烷基侧链的长度随煤化度的增加而快速减少。 表表6-1 煤中烷基侧链的长度煤中烷基侧链的长度daf(C) / %65.174.280.484.3烷基侧链平均长度5.02.32.21.8第二讲第二讲 煤中的官能团煤中的官能团 烷基碳占煤总碳的比例也随煤化度的增加而随之下降。煤中daf(C)为70%时，烷基碳约占总碳的8%，daf(C)为80%时约占6%，90%时只有3.5%左右。用氧化法和热解法测得的甲基含量与煤化程度的关系如图6-2所示。 图图6-2 煤中甲基碳含量与煤化程度的关系煤中甲基碳含量与煤化程

4、度的关系第二讲第二讲 煤中的官能团煤中的官能团 比较图6-2和表6-1中的数据，可见煤中烷基侧链中甲基占大多数，并且随煤化度的增加，其所占的比例不断增加。煤中daf(C)为80%时，甲基碳占总碳约4%5%，占烷基碳的75%左右； daf(C)为90%时，甲基碳占总碳约为3%，占烷基碳则约为80%左右。除甲基外，还有乙基、丙基等，碳原子数越多的基团所占的比例越低。 3. 煤中的含硫和含氮官能团煤中的含硫和含氮官能团 煤中除含氧官能团外，还有少量的含硫和含氮官能团。硫的性质与氧相似，所以煤中的含硫官能团种类与含氧官能团种类相类似，主要包括硫醇、硫醚、二硫醚、硫醌及杂环硫等。第二讲第二讲 煤中的官能团煤中的官能团 孙成功等孙成功等采用程序升温高压还原法，结合在线质谱分析对我国几种煤的有机硫的形态结构进行了考察，初步结果显示，随着煤化度的加深，煤中噻吩硫结构的比例增大，并且噻吩结构的芳构化程度也逐渐提高，如表6-2所示。 表表6-2 煤中有机硫的形态分布煤中有机硫的形态分布含硫物质煤样兖州红庙先锋Vdaf / %41.42