褐煤腐植酸的超临界CO2萃取及增效作用机制

煤炭学报
网络首发时间：2024-08-12 08:37:50

作者

樊玉萍金伟马晓敏付元鹏
单位

太原理工大学矿业工程学院
摘要

超临界CO2(ScCO2)萃取技术是煤炭中可溶性有机质提取的有效途径之一，其强大的溶解及萃取能力可改变煤样形貌特征及孔隙结构。以内蒙古某地褐煤及用10%过氧化氢溶液预处理后的褐煤为原料，以乙醇为共溶剂，进行褐煤的ScCO2萃取腐植类物质实验。利用ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计等对腐植类产物进行分析；利用扫描电子显微镜、比表面积及孔径分析仪等探究在ScCO2萃取过程中煤样的形貌特征及孔隙的变化，揭示ScCO2萃取技术对腐植类物质提取的作用机制。研究结果表明，过氧化氢溶液预处理后的煤样会让有乙醇共溶的ScCO2更有效地渗透到褐煤的孔隙中，与黄腐酸官能团之间通过氢键等作用发生相互作用，使得黄腐酸从褐煤基质中大量溶解到超临界流体中，萃取后的煤样整体疏松孔隙更多有利于后续腐植酸的提取。萃取出的黄腐酸溶液中Mg、P、K和Fe等植物营养必需元素的离子浓度大幅度提高，分别为21432.77 μg/L、148.83 μg/L、8823.84 μg/L和415.12 μg/L。萃取后的煤样具有最大的总孔容为0.0179 cm3/g及比表面积为3.3743 m2/g，以其为原料制备出的腐植酸产率高（49.38%）、O/C高（0.74）、N/C高（0.12）、含硫量低（1.11%）、富含羰基和羧基、芳香度低、分子量较小、表面多孔粗糙。这表明ScCO2萃取技术对黄腐酸及腐植酸的有效提取及品质提高具有重要启示作用。
关键词

褐煤ScCO2萃取黄腐酸溶液腐植酸作用机制
文章目录

1实验部分
1.1样品与ScCO_(2)萃取装置
1.2实验步骤
1.2.1 ScCO_(2)萃取实验
1.2.2 非ScCO_(2)处理实验
1.3 腐植酸产率及性质分析
1.4 样品表征与分析
2结果与讨论
2.1 腐植酸产率及特性分析
2.2 HA含氧官能团吸收振动区分峰拟合分析
2.3 HA形貌及表面元素分布分析
2.4 萃取过程样品形貌及结构特性分析
2.4.1反应及萃取过程样品形貌分析
2.4.2反应及萃取过程煤样孔隙结构分析
2.5 FA溶液成分分析
3.结论
引用格式

樊玉萍,金伟,马晓敏,等.褐煤腐植酸的超临界CO_(2)萃取及增效作用机制[J/OL].煤炭学报,1-16[2024-08-12].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.0453.
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