优秀研究生学位论文题录展示

煤大分子化合物结构测定及模型构建

专 业: 化学工艺
关键词: 柱色谱分离法 芳环结构特征 分子量分布 溶剂极性 溶剂抽提
分类号: TQ530
形 态: 共 204 页 约 133,620 个字 约 6.392 M内容
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内容摘要


为得到能够反映煤种普遍规律的煤中大分子化合物结构,遵循“煤中可溶物有机物分子结构的可分离、非破坏性分析”原则,以十种中国典型动力用煤为研究对象,利用乙腈(ACN)、四氢呋喃(THF)、吡啶(Py)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,采用柱色谱分离法,对煤样进行抽提、分离和分析。

在认识我国典型动力煤各级抽提物的芳环结构特征、分子量分布特点的基础上,比较了分离方式和吸附材料对富集过程和结果的影响。

利用对分子量小于500amu小分子化合物的确认,考察了溶剂极性对分析过程的影响及其与样品作用机理。

在同步荧光\液质联用仪对大分子化合物的分子结构特征研究的基础上,构建了煤大分子化合物结构模型。

获得如下结论和结果: 1.在溶剂抽提过程中,NMP与煤有机质相结合形成复杂络合物,多个NMP(MW=99amu)分子与抽提化合物缔合,形成质量差为97amu的化合物系列。

ACN抽提物以2~3环的芳环结构为主,THF和Py抽提物以3~5环结构为主,NMP抽提物以五环及五环以上的芳环结构为主。

ACN抽提物以及THF、Py和NMP抽提物的甲醇可溶部分可反映煤中小分子相的结构特征。

2.随着抽提溶剂极性增加,抽提物荧光光谱发生不同程度的红移。

不同极性范围内的煤抽提物具有连续的分子量分布。

ACN抽提物的分子量分布范围为110~2220amu,由含有两个双键的共轭体系、部分小分子芳烃和共轭多烯构成。

THF抽提物的分子量分布在3390amu以下,以芳香族化合物和小分子量(110amu以下)的脂肪族化合物为主。

Py抽提物的分子量在9650amu以下,以芳香度较高的极性化合物为主。

3.抽提物以低分子量化合物为主,与煤种和煤阶无关。

采用THF\NMP混合溶剂为流动相,可使在单一溶剂THF中不能溶解的超大分子量化合物进一步溶解,极性组分的聚合减小甚至消失。

抽提物的GPC结果分为分子量在29,900amu以上的组分1和分子量从110amu~13,300amu的组分2.随碳含量增加,组分1的含量逐渐增大,在PS(79,32wt%,Cdaf)和YZ煤(76.62wt%,Cdaf.)的抽提物中含量最高(Py抽提物约15wt%,NMP抽提物约为50wt%左右),然后随碳含量增加迅速下降,到CC煤(87.75wt%,Cdaf)为6.5wt%。

4.C18(Sep-Pak Cartridge C18)\聚合物(Oasis(R) HLB)为吸附剂的固相萃取方法可以对抽提物中杂质进行分离,以硅胶为吸附剂的柱层析法,实现了大分子化合物的富集。

除了HLH和XLT两种低碳含量的样品外,HDG、PS、YZ、SF、DT、YM、TF和CC样品的Py抽提物以及TF和SF样品的NMP抽提物的氯仿\乙醇馏分中,具有相同的分子量从592.5amu开始直到1932.0amu,质量间隔为74amu以卟啉环为主的大分子化合物单元,74amu可能的结构形式为:C4H10O,C3H6O2.此外,在HDG-C中还存在一个丰度较高的质量间隔为74amu的聚二甲基硅氧烷系列,分子量从535\540amu~1950.6amu。

5.同步荧光法的结果表明,构成煤大分子的结构单元的主体为菲、蒽、芘等3~5环的缩合芳环和部分氢化芳环,同时存在少量的苯并呋哺、卟啉和噻吩等杂环芳环结构。

6.综合同步荧光和液质联用表征数据,构建了能体现抽提特性的煤大分子结构模型..……

全文目录


文摘
英文文摘
论文说明:符号说明
第一章 课题背景及文献综述
1.1 前言
1.2 煤的结构模型
1.2.1 Hirsch 模型
1.2.2 两相模型
1.23 缔合模型
1.2.4 复合结构模型
1.3 煤结构的研究方法和煤结构的近代概念
1.3.1 煤结构的研究方法
1.3.2 煤结构的近代概念
1.4 煤中的小分子化合物
1.4.1 小分子化合物的来源
1.4.2 小分子化合物的组成
1.5 溶剂抽提
1.5.1 影响抽提率的因素
1.5.2 抽提所用溶剂的选取
1.6 煤抽提物的分离和表征
1.6.1煤抽提物的前处理
1.6.2 煤抽提物的GPC分析
1.6.3 抽提物的液相色谱分析
1.6.4 抽提物的质谱分析
1.6.5 抽提物的LC/MS分析
1.6.6 抽提物的同步荧光分析
1.7 选题依据和研究内容
参考文献
第二章 煤大分子化合物的制备及分析方法
2.1 煤中大分子化合物的研究思路及方法的确立
2.1.1 溶剂特性
2.1.2 柱色谱分离与索氏抽提的比较
2.2 煤大分子化合物的定义
2.2.1 煤样的抽提率及Py和NMP抽提物在整个可溶部分中的比例
2.2.2 抽提物的芳环结构特征
2.2.3 煤中小分子化合物的确认
2.3 本章小结
参考文献
第三章 煤抽提物的分子量分布特征
3.1 仪器及操作条件
3.2 ACN抽提物的分子量分布及结构特征
3.2.1 ACN抽提物的GPC分析
3.2.2 ACN抽提物的紫外光谱比较
3.3 THF抽提物的分子量分布及结构特征
3.3.1 THF抽提物的GPC分析
3.3.2 THF抽提物的紫外光谱比较
3.4 Py抽提物的分子量分布及结构特征
3.4.1 Py抽提物的GPC分析
3.4.2 Py抽提物的紫外光谱比较
3.5 本章小结
参考文献
第四章 煤大分子化合物中极性组分的组成/结构特征
4.1 溶剂极性对抽提物分子量范围的影响
4.1.1仪器及操作条件
4.1.2 THE/NMP混合溶剂对PS和HDG抽提物的GPC分析
4.1.3 THF/NMP混合溶剂对煤Py抽提物的GPC分析
4.1.4 THE/NMP混合溶剂对煤NMP抽提物的GPC分析
4.2 溶剂极性对分析过程的影响及其与样品作用机理
4.2.1 仪器及实验条件
4.2.2 Py抽提物的ESI-MS分析
4.2.3 NMP抽提物的ESI-MS分析
4.3本章小结
参考文献
第五章 煤大分子化合物的类型
5.1 溶剂特性对大分子化合物结构特性的影响
5.2 分离方式对大分子化合物结构特性的影响
5.2.1 不同吸附材料对化合物结构特性的影响
5.2.2 HDG煤Py抽提物氯仿/乙醇馏分的源内CID特征
5.3 煤抽提物中大分子化合物的类型
5.3.1 大分子网络裂解的决定因素和结果
5.3.2 Py抽提物F3的ESI-MS测定
5.3.3 LC/MS对裂解结构的测定
5.4 本章小结
参考文献
第六章 煤大分子化合物结构的确认及模型的构建
6.1 煤结构模型理论体系合理性判定
6.2 煤大分子结构模型的构建
6.2.1 基本结构单元
6.2.2 单元间的连接形式
6.2.3 煤阶在结构模型中的体现
6.2.4 煤结构的断裂方式及利用
参考文献
第七章 结论和创新点
7.1 主要结论
7.2创新点

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中图分类: > TQ530 > 工业技术 > 化学工业 > 煤化学及煤的加工利用 > 煤化学基础理论

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