NH_(3)对煤物理吸氧影响规律的量子化学研究

为探究矿井中NH_(3)对煤吸附氧气的影响,通过建立吸附性能显著的含氮活性基团煤分子片段模型,运用量子化学包含色散矫正的密度泛函理论方法(DFT-D3)研究了煤分子分别与NH_(3)和O_(2)之间单独吸附的微观机理以及NH_(3)和O_(2)在煤表面共存条件下的相互依存关系。结果表明:煤对O_(2)的物理吸附性小于NH_(3),煤与O_(2)分子的吸附位置主要集中在—NH2侧链,煤的自燃氧化过程主要发生在—NH2侧链;煤与NH_(3)和O_(2)发生混合吸附时,NH_(3)和O_(2)分子在煤表面的吸附存在相互促进的作用,且NH_(3)对煤分子吸附O_(2)的促进作用要强于O_(2)对煤分子吸附NH_(3)的促进作用;当煤表面吸附NH_(3)与O_(2)的分子数之比为1~3时,NH_(3)对煤吸附O_(2)的促进作用随着O_(2)分子数目的增加而不断增强;矿井中NH_(3)的存在会促进煤对O_(2)的吸附,加速煤的自燃氧化进程,进而影响电厂烟气抑制煤自燃的效果,因此,对于通入采空区的电厂烟气需有效控制烟气中氨气的含量。