褐煤热萃取物的热解特性与热解产物分子结构关联性研究

摘要：

低阶煤的热解萃取处理是低阶煤高附加值利用的有效方法之一,开展低阶煤热萃取物的热解特性研究,对低阶煤清洁、高效转化具有重要意义.采用热重分析与红外光谱联用(TG-FTIR)技术,结合分峰拟合数学方法,开展褐煤热萃取物(CPW)热解过程活化能与热解逸出气分子结构参数的关联性探索.以CPW为研究对象,采用非等温动力学方法开展热解动力学研究,运用无模式函数法(Flynn-Wall-Ozawa法和Kis-singer-Akahira-Sunose法)计算CPW不同转化率(α)下的活化能(Ea),得到热解过程(0.20≤α1≤0.80)的活化能介于94.04和177.40 kJ·mol-1范围之内,平均活化能为130.01 kJ·mol-1,Ea的大小随转化率提高而增加;采用PeakFit软件对不同α下热解逸出气红外光谱的四个区域(700～900,1 100～1 800,2 800～3 000和3 000～3 100 cm-1)进行分峰拟合,获得CPW热解逸出气分子中官能团信息和各官能团相对含量,引入六种结构参数(I1～I6)用来描述逸出气的分子结构,探索CPW在转化率为0.20≤α1≤0.80范围内的热解活化能与各结构参数之间的关联性.研究结果表明:CPW各热解阶段的活化能与相应的 I1(支链化程度)、I2(含氧量)、I3(芳香性指数)、I4(芳环五元取代)、I5(三、四元取代)及I6(二元取代)等六种分子结构参数密切相关,且热解活化能与I1,I3和I6三种参数呈现良好的线性关系(拟合后R2分别为0.903 4,0.744 7和0.803 1);对同一转化率下热解活化能Ea与逸出气的六种分子结构参数整体进行线性回归分析,得到结构参数模型为Ea=124.91-88.75 I1-318.84 I2-19.19 I3+40.29 I4-14.28I5+1 272.33 I6(R2 高达 0.999 9).基于热重红外联用技术,剖析CPW的热解Ea与热解逸出气官能团变化规律,深入了解CPW在热解过程中的演变规律,有助于明晰CPW的热解过程和热转化行为,为褐煤的高附加值利用提供一定理论依据.

关键词：热解萃取、FTIR分峰拟合、分子结构参数、热解特性

所属期刊栏目：43

分类号：TQ522.65

资助基金：国家自然科学基金;辽宁省自然科学基金;辽宁省自然科学基金;辽宁省教育厅基金项目;辽宁省教育厅基金项目;国家重点实验室开放基金;辽宁科技大学优秀青年基金项目

在线出版日期：2023-04-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：962-968