成煤原始物料煤化学严瑾学校名称陕西能源78课件

成煤原始物料主讲老师：严瑾《煤化学》学校名称：陕西能源职业技术学院第二节成煤物质和成煤过程

形成煤的原始植物以陆生高等植物为主，低等植物菌藻类次之。从化学的观点看，植物的有机族组成可以分为碳水化合物、木质素、蛋白质和脂类化合物四类。

有机成媒物质碳水化合物木质素蛋白质脂类化合物目录碳水化合物木质素蛋白质酯类化合物1234一、碳水化合物在植物的组织结构中，碳水化合物主要包括纤维素、半纤维素和果胶质等。1.纤维素纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，其分子由8000至10000个葡萄糖残基通过β-1，4-糖苷键连接而成。无论一年生或多年生植物，尤其是各种木材都含有大量的纤维素。自然界中，植物体内约有50%的碳均以纤维素的形式存在，木材中的纤维素则常与半纤维素和木质素共同存在。纤维素是一种复杂的多糖，在生长着的植物体内很稳定，但植物死亡后，需氧细菌通过纤维素水解酶的催化作用可将纤维素水解为单糖，单糖又可进一步氧化分解为CO2和H2O，即：第二节、成煤物质和成煤过程当环境缺氧时，厌氧细菌使纤维素发酵生成CH4、CO2、C3H7COOH和CH3COOH等。无论是水解产物还是发酵产物，它们都可与植物的其他分解产物缩合形成更为复杂的物质参与成煤，或成为微生物的营养来源。2.半纤维素半纤维素也是多糖，其结构多种多样，例如多维戊糖(C5H8O4)n就是其中的一种。它们也能在微生物的作用下分解成单糖：一、碳水化合物第二节、成煤物质和成煤过程3.果胶质果胶质是植物毗邻细胞之间的胞间层组分，占植物体干重的15%~30%。果胶质由D-半乳糖醛酸通过α-1，4-糖苷键连接的直链构成。链上的羧基可部分或全部被甲醇酯化，也可部分或全部与阳离子结合。不含甲基酯的果胶质称为果胶酸，含甲基酯的果胶质称果胶酯，后者可进一步与钙离子结合生成不溶于水的原果胶。植物体内的原果胶常与多缩戊糖结合。果胶质稳定性较差，在泥炭形成的开始阶段，即可因生物化学作用水解生成一系列的单糖和糖醛酸。此外，植物残体中还有糖苷类物质，是由糖类通过其还原基团与其他羟基物质如醇类、酚类、甾醇类缩合而成的。一、碳水化合物二、木质素木质素是构成植物细胞壁的成分之一，具有使细胞相连的作用。从植物学的观点出发，木质素就是包围于管胞、导管及木纤维等纤维束细胞及厚壁细胞外的物质；从化学的观点来看，木质素是由高度取代的苯基丙烷单元随机聚合而成的高分子，其芳香核带有侧链并含有－OCH3、－OH、－O－等多种官能团。木质素与纤维素、半纤维素一起，形成植物骨架的主要成分，在数量上仅次于纤维素。木质素充填于纤维素构架中，增强植物体的机械强度，利于输导组织的水分运输和抵抗不良外界环境的侵袭。由于木质素单体是以不同链接形成的三维空间大分子，因而比纤维素稳定，不易水解。但在多氧的情况下，经微生物的作用易氧化成为芳香酸和脂肪酸。蛋白质是构成植物细胞原生质的主要物质，也是有机体生命起源最重要的物质基础。化学研究和分析表明，蛋白质是由若干个氨基酸按一定顺序键合而成的高分子化合物，含有－COOH、－NH2、－OH、－S－S－等基团。一般植物体内蛋白质含量不多，但低等植物中蛋白质含量较高，如藻类和菌类。由于蛋白质含有羧基和氨基，故兼具酸性和碱性，是一种有强烈亲水性的两性胶体。在泥炭沼泽和湖泊水体中，蛋白质可以分解或转变成氨基酸，卟啉等含氮化合物，参与成煤作用，例如氨基酸与糖类通过羟基与醛基起缩合作用而形成一种稳定的含氮化合物。煤中的氮和硫均与植物中的蛋白质有关。三、蛋白质脂类化合物通常是指不溶于水，而溶于苯、醚和氯仿等有机溶剂的一类有机化合物，包括脂肪、树脂、蜡质、角质、木栓质和孢粉质等。1.脂肪脂肪是链状的碳氢化合物。低等植物含脂肪较多，如藻类含脂肪可达20%之多；高等植物一般仅含1%~2%的脂肪，且多集中在植物的孢子或种子中。脂肪受生物化学作用可被水解，生成脂肪酸和甘油，前者参与成煤作用。在天然条件下，脂肪酸具有一定的稳定性，因此从泥炭或褐煤的抽提沥青质中均能发现脂肪酸。2.树脂树脂是植物生长过程中的分泌物，高等植物中的针状植物含树脂较多，低等植物不含树脂。四、酯类化合物第二节、成煤物质和成煤过程3.树蜡树蜡的化学性质类似脂肪，但比脂肪更稳定，呈薄层状覆盖于植物的叶、茎和果实表面，以防止水分的过度蒸发和微生物的侵入。4.角质、木栓质和孢粉质角质是角质膜的主要成分，植物的叶、嫩枝、幼芽和果实的表皮常常覆盖着角质膜。角质是脂肪酸脱水或聚合作用的产物，其主要成分是含有16~18个碳原子的角质酸。木栓质的主要成分是ω-脂肪醇酸、二羧酸、