火成岩侵蚀对煤自燃特性及其结构的影响

为探究火成岩侵蚀对煤自燃特性及结构的影响规律,以陕西、辽宁区域两煤矿同工作面原生煤及火成岩侵蚀煤为研究对象,采用程序升温试验、红外光谱分析、低温氮气吸附和压汞实验,分别从宏观和微观角度对煤的氧化特性、自燃极限参数、活性官能团含量以及孔隙结构特征进行分析。结果表明:火成岩侵蚀增大煤的自燃风险,会提升煤体内部的气体流通性,火成岩侵蚀煤体具有更高的氧化活性;此外,火成岩侵蚀改变煤层赋存条件,增大煤层开采难度,提高采空区内漏风强度,延长采空区“氧化升温带”遗煤的氧化时间,从外部影响因素层面提升煤炭的自燃风险;火成岩侵蚀改变煤自身结构和煤自燃外部环境因素,加剧了侵蚀煤层的自燃风险。

不同年龄阻塞性睡眠呼吸暂停患者睡眠结构参数差异及其与日间脑功能状态的关系

目的探讨不同年龄阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)患者睡眠结构参数差异及其与日间脑功能状态的关系。方法选择2019年4月-2022年5月收治的200例OSA患者为研究对象,根据年龄将患者分为青年组(<40岁),中年组(41~65岁),老年组(>65岁),按1∶1∶1匹配后,3组患者均纳入48例并比较临床资料,包括多导睡眠监测(PSG)睡眠结构参数、静息态脑电波(rs-EEG)测量日间脑功能状态定量;采用Logistic回归分析睡眠结构参数与日间脑功能状态之间的关系;采用受试者工作特征曲线(ROC)分析各指标在不同年龄层对PSG结果及脑功能状态的诊断价值。结果中年组患者快波睡眠次数、N2期睡眠比率、快速眼动睡眠(REM)期比率、脑混沌指数、外专注指数、内专注指数均高于青年组和老年组;中年组慢波睡眠次数、内源性焦虑指数、反应速度指数较青年组低,差异均具有统计学意义(P<0.05)。多因素结果显示慢波睡眠次数、快波睡眠次数、N2期睡眠比率及REM期比率是不同年龄OSA患者日间脑功能状态改变的独立危险因素。慢波睡眠次数与脑混沌指数、反应速度指数、内专注指数呈负相关;快波睡眠次数和N2期睡眠比率与脑混沌指数、外专注指数呈正相关;REM期比率与脑混沌指数、内源性焦虑指数、内专注指数呈正比。在中年组中,当睡眠呼吸暂停低通气指数(AHI)≥5、≥15、≥30次/h时,快波睡眠次数、N2期睡眠比率及REM期比率对其诊断OSA及严重程度有高度预测价值;在青年组和老年组中,AHI≥30次/h时快波睡眠次数可高度预测青年组患者诊断中度、重度OSA价值,N2期睡眠比率和REM期比率可高度预测老年组患者诊断中度OSA价值。结论OSA患者睡眠及脑状态在不同年龄分层中有显著差异性,41~65岁OSA患者睡眠质量最差且日间脑功能状态改变明显,41~65岁患者睡眠结构慢波睡眠次数、快波睡眠次数、N2期睡眠比率、REM期比率紊乱对日间脑功能的诊断价值最高。

中低温煤焦油沥青质的分析表征

采用XPS、XRD、FT-IR、^(13)C-NMR、元素分析等手段分析表征了中低温煤焦油正庚烷沥青质(CT-C7沥青质),系统研究了CT-C7沥青质表面元素的赋存状态、相对含量以及其晶体结构。结果表明,该沥青质的主要结构为多环稠合芳香烃并富含杂原子,其芳香度(fa)明显大于一般原油沥青质;烷基链间距和芳香片层直径值较小,其芳环上烷基侧链短而少且难以形成堆积结构;表面C主要以sp2和sp3碳的形式存在,二者摩尔分数之和达69.9%,以C=O和COO—基团存在的C较少。该沥青质表面的杂原子以O原子为主,N和S原子较少,其中含氧官能团主要是酚羟基和醚氧基,摩尔分数达61.9%。含氮官能团主要以吡啶氮(N-6)和吡咯氮(N-5)为主,二者摩尔分数之和为80.5%;含硫官能团中,噻吩硫、烷基硫比较多,摩尔分数之和达51.7%。该C7沥青质表面加氢难度较大的N-6、N-5和噻吩硫的摩尔分数低于石油沥青质,这可能是煤焦油加氢工艺中N、S脱除效率较高的原因之一。

煤沥青橡胶改质道路沥青老化研究──沥青质结构与官能团变化

利用1H-NMR核磁共振、VPO平均分子量以及IR光谱等分析方法,考察了煤沥青橡胶改质道路沥青中沥青质在老化过程中的结构与官能团变化。用B-L方法计算了沥青质平均结构参数。结果表明,沥青质是由6～7个缩合芳环构成,芳环四周仅含有极少的α、β侧链碳原子与少量N、O、S杂原子。比较老化过程中沥青质H分布与平均结构参数的变化,发现沥青质性质稳定。沥青质平均分子量的变化说明,在高温条件下老化时沥青质分子间发生缩聚反应。老化后羰基官能团的变化,表明沥青质分子间发生缔合作用。

群桩基础阻抗函数的集总参数模型研究

利用改进后的Chebyshev多项分式进行复数拟合,得到群桩基础阻抗函数可扩展精度的集总参数模型,以获取时域分析和非线性分析的群桩基础参数。基于薄层法求解得到半无限地基中群桩基础的阻抗函数,利用改进的Chebyshev多项式的比值表示地基的动力柔度函数,将改进的Chebyshev多项分式表示成部分分式的形式,最后将其等效为两种基本类型的集总参数模型。通过与薄层法求解得到的地基动力刚度阻抗函数进行比较,给出的集总参数模型能在很宽的频段上与弹性半空间解吻合良好,得到的集总参数可以直接运用到群桩地基-结构相互作用的时域分析和非线性分析中。

煤/油加氢共炼产品中沥青质结构与性质分析

以一种褐煤和马瑞常压渣油(MRAR)为原料,在高压釜内进行煤/油加氢共炼反应,从产品中分离出了正庚烷沥青质(C_7-Asp),通过元素分析、XRD、FT-IR、XPS等手段对该沥青质的结构和官能团性质进行了表征。结果表明:该沥青质的H/C原子比较低,富含稠环芳烃;杂原子中O含量较高,杂原子官能团间存在一定的氢键缔合作用。与原料油中的正庚烷沥青质相比,该沥青质烷基链较短,芳香片层间距降低,并以C—C、C—H结构为主。杂原子官能团中,O主要以羰基形式存在,S主要以噻吩形式存在,N主要以吡啶和吡咯的形式存在,该沥青质表面更趋于碱性。

石马洼煤显微组分结构特征的红外光谱分析

通过显微组分富集物的红外光谱分段分峰拟合对比和结构参数对比,分析镜质组和惰质组结构上的差异.分段分峰拟合对比结果:两者羟基氢键的分配既有相似之处,又有区别;镜质组较惰质组含有更高比例的CH2,CHx和CO基团吸收峰,同时含有更低比例的R3CH,CC和—O—基团吸收峰;惰质组较镜质组芳环结构的取代方式更复杂.结构参数对比结果:镜质组芳香度和缩合环指数均较惰质组低;脂氢与芳氢比,镜质组较惰质组要高;氧化程度参数,镜质组较惰质组更高;芳构化参数比较,惰质组缩合比较镜质组缩合比高,而脂肪比较镜质组脂肪比低.因此可得出:石马洼煤惰质组较镜质组芳构化程度更高,脂肪链长度较短,支链较多,且氧化程度较弱.

不同变质程度煤在氧化过程中的表面官能团红外光谱定量分析

为研究煤在低温氧化过程中的官能团变化特征,首先利用同步热分析仪对不同变质程度煤样进行程序升温实验,并在特征温度点对其进行恒温氧化处理,然后借助傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对原煤和氧化煤样进行分析,并对红外光谱曲线进行分段分峰拟合,计算各煤样低温氧化官能团峰面积变化和红外光谱结构参数。研究结果表明:在低温氧化过程中煤的羟基和脂肪烃的谱峰强度逐渐减弱,脂肪氢的峰面积占比不断降低,含氧官能团的峰面积占比不断减少,取代芳烃的峰面积则基本不变,同时氧化初期煤分子中芳香核较稳定,不易参与反应;低变质程度煤中脂肪烃多以短链存在,且支链化程度较高;随着煤变质程度加深,煤分子中脂肪氢的峰面积占比逐渐降低,芳香环的聚合程度则不断增强。

不同基属渣油正戊烷及正庚烷沥青质结构组成研究

采用SARA四组分分离方法得到石蜡基玉门常压渣油和环烷基马瑞常压渣油的C_(5)和C_(7)沥青质,结合1H-NMR、FT-IR、VPO及元素分析等方法,对沥青质的结构组成和官能团形态进行表征,考察不同基属渣油沥青质以及不同沉淀剂所得沥青质的结构组成差异。结果表明,四种沥青质的官能团类型基本一致,但分子结构单元存在一定差异,相比于环烷基马瑞沥青质,石蜡基玉门沥青质的分子结构单元更大,芳碳分率较小,但H_(AU)/C_(A)值也较小,分子缩合程度更高;随沉淀剂碳链增长,沥青质收率减少(相同原料的正庚烷沥青质收率约为正戊烷沥青质的80%左右),H/C降低,平均相对分子量升高,C_(7)沥青质具有更高的芳碳率f_(A)和更多的结构单元数。各类沥青质中均存在较多的饱和结构,饱和碳分率约为0.5。

含硫官能团结构参数的确定

作者利用有机物结构和官能团能量的加和性 ,研究了含硫有机物标准燃烧热的规律 ,确定了各种含硫官能团的结构参数 ,利用估算公式可得含硫有机物的标准燃烧热 ,结果较准确 。

植物油再生沥青老化再生机制及其流变特性研究

为指导植物油在老化沥青再生中的合理应用,揭示植物油再生剂对老化沥青的再生及二次老化机制,探究其流变特性的变化,采用微\,宏观相结合的方法对植物油再生沥青的微观结构组成、微观形貌特征和流变特性展开研究.结果表明:植物油再生剂因其富含芳香分,减少了老化沥青中羰基(C=O)和亚砜基(S=O)的相对含量,降低了沥青质的团聚程度,增大了“蜂状结构”形貌表面粗糙程度,故可实现对老化沥青的再生.老化沥青经植物油再生后,高温永久变形增大,高温抗车辙能力降低,但经二次老化后均得以恢复.老化沥青再生及二次老化的微观结构形貌及流变特性变化程度与植物油再生剂的掺量有关,其值以6%~8%为宜.研究结果为深入理解植物油再生沥青的工作机理和推广应用提供理论和实践支撑.

不同变质程度煤样化学结构特征FTIR表征

为研究煤样的化学结构特征随煤样变质程度加深的演化规律,采用傅里叶变换红外光谱与分峰拟合技术研究了5种不同变质程度煤样的官能团分布特征,并依据其结果计算了结构参数。结果表明:不同变质程度煤样的化学结构特征存在明显差异,但随煤样变质程度加深,其演化规律整体趋势相似,即相对具有较高活性的官能团逐渐减少,较为稳定的官能团逐渐增加,煤样的化学结构整体向稳定、有序发育。在羟基官能团方面,游离羟基逐渐减少,而羟基与芳环中π电子云间形成的羟基-π氢键逐渐增加,羟基自缔合氢键是煤中羟基氢键的主要类型,其相对含量在40%~55%内波动,羟基醚氧氢键与环状缔合氢键整体呈减少趋势。在脂肪烃结构方面,实验煤样中亚甲基的相对含量均高于甲基与次甲基,说明煤中脂环结构与脂链结构较为发达;而结构参数A(CH2)/A(CH3)先增后减,说明由甲基、亚甲基与次甲基构成的脂肪链在低变质程度煤样中有发育趋势,在中、高变质程度煤样中开始断裂,脂肪链总体长度呈先增长后缩短趋势,但支链数量整体上却呈先减后增趋势。在含氧官能团方面,芳香酯减少,活性较高的羧基逐渐减少,羰基在低、中变质程度煤样中相对含量的变化较小,而在高变质程度煤样中的相对含量明显减少;酚中C—O的相对含量呈先增后减趋势,芳基醚与烷基醚的相对含量逐渐增加,并成为无烟煤中的主要含氧官能团。在芳香烃结构方面,苯环取代以三取代为主,结构参数farC与DOC逐渐变大,说明煤中芳香体系增大,芳香结构缩合程度逐渐增强,无烟煤中芳香结构的缩合程度远强于其他煤样。

2种不同变质程度煤表面化学结构红外光谱分析

利用傅立叶红外光谱法(FTIR)和分峰技术,定量研究了长焰煤和无烟煤这2种不同变质程度煤的官能团特征,对比了2种煤的化学结构参数的差异,结果表明,低变质程度煤中有机质相对较少,在向中高变质煤转化的过程中,有机质的成熟度增大,使得煤的骨架变得松软,脂肪链支链减少,长度变短。低变质程度煤的含氧官能团多于高变质程度煤,随着变质程度的提高,煤中芳香环的聚合程度增强。利用傅里叶红外光谱以及分峰技术定量研究煤的化学结构是可行的。

基于微观结构和气体产物特征的风化煤与氧化煤自燃差异研究

为了掌握煤自燃特征温度下风化煤和氧化煤关键活性基团的关系与区别,将新鲜煤样作为参照煤样,对比分析风化煤和氧化煤的微观结构和气体产物特征;首先采用傅里叶变换红外光谱,分析风化煤与氧化煤在初始状态的活性官能团相对含量及特征结构参数,确定了特征温度下4类主要活性基团的变化规律,对风化煤与氧化煤不同活性官能团的差异进行了半定量对比分析,揭示了造成风化煤和氧化煤自然发火自燃特征差异性的关键活性官能团;通过煤自燃程序升温实验,分析了风化煤与氧化煤标志气体体积分数释放特征,对特征温度下关键官能团的演化迁移进行了验证。结果表明:由于含氧官能团中C-O-C含量的不同导致氧化煤产生CO含量大于风化煤,而脂肪烃中甲基、亚甲基不对称伸缩振动的含量不同导致风化煤产生的C2H6含量大于氧化煤,并且在实验过程中风化煤率先产生C_(2)H_(4)。

四氮杂大环配合物催化的甘氨酸振荡体系的非线性动力学及热力学研究

以甘氨酸为振荡底物,研究了四氮杂大环镍髤配合物[以NiL(ClO4)2表示](L为5,5,7,12,12,14-六甲基-1,4,8,11-四氮杂十四环-7,14-二烯)催化的氨基酸-KBrO3-H2SO4-丙酮体系的化学振荡反应。通过所获得的该振荡体系的振荡波形、振荡诱导期tin及振荡周期tp数据,估算了动力学参数(诱导期及周期的速率常数kin、kp,表观活化能Ein、Ep及指前因子Ain,Ap),进而依据Oregonator模型及不可逆过程热力学理论,获得了该振荡体系的热力学函数(ΔHin,ΔGin,ΔSin及ΔHp,ΔGp,ΔSp)。结果表明,四氮杂大环配合物不仅能催化丙二酸等有机羧酸参与的化学振荡反应,也是以甘氨酸为底物的B-Z(Belousov-Zhabotinskii)振荡反应的催化剂。该振荡体系的诱导期和周期的熵变ΔSin和ΔSp均为负值,从而进一步证明化学振荡反应是具有耗散结构的非平衡态体系。

委内瑞拉稠油沥青质的XPS研究

以委内瑞拉稠油沥青质为原料,采用X射线光电子能谱(XPS)定性和定量分析了沥青质表面含碳、氧、氮、硫官能团结构和含量。结果表明,委内瑞拉稠油沥青质表面的碳原子主要以C—C和C—H形式存在,约5%的碳原子与氧原子结合;含氧官能团中羰基为主要含氧结构,其氧原子数量占氧原子总数量的44%左右,C—O和COO的氧原子数量分别占氧原子总数量的29%和27%;含氮官能团中,约59%的氮为弱碱性或非碱性的吡咯类氮,剩余为强碱性的吡啶类氮;含硫官能团中,脂肪类硫约占57%,其余为噻吩类硫。从委内瑞拉稠油沥青质表面杂原子官能团摩尔数量来看,羰基摩尔分数最多(>1%),其次是吡咯氮和脂肪硫(均约1%),C—O基、羧基、吡啶氮和噻吩硫摩尔分数基本相同(均约0.7%)。

不同变质程度煤的化学结构红外光谱研究

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)实验及分峰拟合技术,对3种不同变质程度煤样进行官能团的定性与定量研究,计算并分析红外光谱结构参数。结果表明:随煤样变质程度的加深,羟基官能团逐渐增大,羟基-N与环氢键含量减少,羟基-π含量增多;在脂肪烃中,甲基含量升高,次甲基含量下降;含氧官能团逐渐减小,C=O呈下降趋势,羧基在低变质程度煤中含量最高,高变质程度煤几乎不存在羧基;芳香烃逐渐减小,芳香烃主要以三、四取代为主;随变质程度的提高,脂肪侧链长度变短,支链化程度提高,有机质成熟度提高,碳骨架更加松软;煤变质是脱氧、富碳的过程,高变质程度煤的芳碳率、芳氢率、芳香度和缩合度更高,使得煤中结构单元排列更加规则有序,结构更加稳定。

深度共熔溶剂提取木质素及其构效关系研究进展

在传统溶剂提取木质素的基础上,重点综述了新型深度共熔溶剂提取木质素的研究进展,探讨深度共熔溶剂的官能团、氢键受体、溶剂参数等与木质素提取率之间的构效关系,分析了不同类型深度共熔溶剂提取木质素过程中发生的化学反应,最后针对深度共熔溶剂黏度高、电导率差、酶相容性低等问题以及绿色、高效的木质素提取技术面临的机遇和挑战进行了展望,为进一步深入探究深度共熔溶剂对木质素的高效提取及应用提供理论支持与技术指导。

利用FTIR研究山西地区优质烟煤的显微结构特征

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术深入了解山西地区不同变质程度烟煤显微组分之间的官能团分布、碳结构演化和芳香度等结构特征差异,可为其优质炼焦煤的应用奠定理论基础。实验选取山西地区5种不同变质程度的优质烟煤作为研究对象,通过手选结合密度梯度离心(DGC)的方法对煤中的镜质组及惰质组进行分离。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)与分峰拟合相结合的分析方法,计算原煤及其镜质组、惰质组的相关结构参数。结果表明,随着煤变质程度的增加,原煤及其镜质组、惰质组的芳香度均呈现上升趋势,且原煤的芳香度愈发趋于惰质组的芳香度,镜质组具有更多的官能团结构,镜质组对大分子结构的影响大于惰质组,原煤及镜质组的苯环上单取代基相对含量呈上升趋势、苯环上二取代基相对含量呈先上升后下降的趋势,可为炼焦煤的应用提供重要信息。

焦坪煤的煤岩组分及其特征

基于煤岩分析、仪器分析及有机溶剂抽提等方法,对焦坪煤进行了系统的煤岩、煤质研究.进而分析计算了该煤各宏观煤岩组分中含氧官能团的分布规律及一些结构参数.