煤中可溶性有机质变化对其表面疏水特性的影响研究

作者

杜建华边素素林立深王有俊孙彭通胡相明王兆喜刘金举
单位

山东里能鲁西矿业有限公司山东科技大学能源与矿业工程学院山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东科技大学安全与环境工程学院山东能源集团有限公司淄博矿业集团有限公司
摘要

为探究煤的疏水特性与煤体结构之间的关系，采用丙酮溶液抽提煤体中可溶性有机分子化合物(可溶性有机质)。借助核磁共振碳谱分析、X射线光电子能谱分析等方法探讨煤体结构中主要元素含量及存在形态的变化。分别建立原煤与抽提残煤大分子模型，采用接触角实验与分子动力学模拟方法，研究了抽提前后煤的疏水特性变化。元素含量分析显示，经过抽提作用，弱化了煤体结构中的芳构化程度。其中煤体结构的芳香结构含量降低，碳氢键(C—H)含量由70.56%减少至53.28%,O 1s中的碳氧双键(C=O)含量由56.60%损失至34.58%。利用近似分析方法构建的原煤和抽提残煤分子模型分别为C159H145N3O27和C155H146N2O25。分子动力学模拟进一步验证了润湿剂对煤与水之间作用的影响。分析认为，煤中可溶性有机质中的芳香结构及含氧官能团是影响煤表面疏水特性的主要结构。
关键词

疏水特性可溶性有机质分子结构分子动力学煤
基金项目(Foundation)

国家重点研发计划项目(2018YFC0807900)；国家自然科学基金项目(51674038,51874193)；
文章目录

1 材料与方法
1.1 试剂和仪器
1.2 煤的抽提
1.2.1 样品制备
1.2.2 抽提实验
1.2.3 抽提液成分分析
1.3 接触角测试及元素测试
1.3.1 接触角测试
1.3.2 元素测试
1.4 分子动力学模拟研究
1.4.1 分子模型的建立与优化
1.4.2 分子动力学模拟
2 结果与讨论
2.1 E-AT成分分析
2.2 接触角测试分析
2.3 13C-NMR分析
2.4 XPS分析
2.5 分子结构模型的建立与优化
2.6 分子动力学模拟
3 结论
引用格式

杜建华,边素素,林立深,王有俊,孙彭通,胡相明,王兆喜,刘金举.煤中可溶性有机质变化对其表面疏水特性的影响研究[J].山东科技大学学报(自然科学版),2022,41(06):50-60.DOI:10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.06.006.