Низкотемпературная окислительная модификация озоном витринитов углей Кузбасса

• Автор: Семенова, Светлана Александровна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 144 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ, СТРУКТУРЕ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ УГЛЕЙ ,

1.1. Природа органического вещества угля

1.2. Методы разделения углей на петрографические ингредиенты

1.3. Представления о структуре углей

1.4. Методы исследования структуры ТГИ

1.5. Методы модифицирования свойств и реакционной способности углей

1.5.1. Физические методы активации

1.5.2. Химические методы активации

1.6. Химические свойства активированных форм кислорода

1.6.1. Окисление молекулярным кислородом
1.6.2. Реакции атомарного кислорода
1.6.3. Химические свойства озона
1.6.4. Действие озона на полимеры
1.7. Выводы
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ, МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И АНАЛИЗА ПРОДУКТОВ
2.1. Характеристика исходных углей
2.2. Методика выделения витрииитовЕх концентратов
2.3. Характеристика используемых реагентов
2.4. Методики экспериментов
2.4.1. Озонирование
2.4.2. Экстракция
2.5. Методы анализа
3. ВЛИЯНИЕ ОЗОНИРОВАНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ И НАДМОЛЕКУЛЯРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ УГЛЕЙ
3.1. ИКспектральная характеристика исходных витринитов в ряду метаморфизма
3.2. Характеристика озонированных витринитов по данным ИКспектрального и химического анализов
3.3. Рентгеноструктурный анализ озонированных витринитов
3.4. Комплексный термический анализ озонированных витринитов
3.4.1 .Термогравиметрический анализ
3.4.2. Анализ газообразных продуктов термической деструкции
3.4.3. Пиролитический анализ методом КОСКЕУАЬ
4. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ЭКСТРАКТОВ
4.1. Влияние озонирования на выход экстрагируемых продуктов
4.2. Изменение качественного состава спиртобензольных экстрактов
4.3. ИКспектральный анализ пиридиновых экстрактов
4.4. Изменение в составе остаточных витринитов
4.5. Хроматографический анализ спиртобензольных экстрактов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫ ВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Широкое распространение получил метод разделения углей на макроингредиенты в жидкостях различной плотности (водные растворы хлористого цинка, хлористого кальция, смеси бензола и четыреххлористого углерода и др. К недостаткам метода относятся плохая смачиваемость углей растворами СаС и 7лС2 и неполное удаление из них после расслаивания, а также частичное экстрагирование угля смесью ССЦ-бензол. Разделение углей на группы микрокомпонентов является еще более трудной задачей. Для более четкого разделения применяют тонкое измельчение угля с последующим центрифугированием. В [] предложен метод центрифугирования в жидкостях с градиентом плотности, приводящий к концентратам мацералов высокой чистоты. СзС1 с градиентом плотности при добавлении неионогенного ПАВ для лучшего диспергирования частиц. Высокомолекулярная структура углей, включающая ароматические, гидроароматические, гетероциклические и алифатические фрагменты, а также функциональные группы, является общепризнанной. О том, как связаны между собой эти фрагменты, в каком соотношении они находятся, сохраняют ли свою индивидуальность, нет единой точки зрения []. Наиболее распространена концепция о полимерном характере ОМУ при нерегулярном строении [, ]. Предполагается, что структурные единицы ОМУ состоят из небольших слоев ароматических фрагментов, которые связаны боковыми группами неароматической природы. При этом гетероатомы , О, 8 могут находиться как в ароматических кольцах, так и в составе функциональных групп []. Предложена также неплоская система сопряженных связей с частичным перекрыванием тс-орбиталей []. Вместо традиционных представлений о трехмерно сшитой полимерной структуре угля была предложена двухфазная модель «гость-хозяин», согласно которой ОМУ следует представлять в виде жестко сшитой валентными связями матрицы, описывающей макромолекулярную немобильную фазу, и связанных с ней посредством ЭДА-связей молекул «внедренных» соединений, образующих молекулярную, или подвижную, фазу [,]. Доказательством весьма относительной жесткости матрицы являются высокие выходы (до %) экстрактов при использовании не разрушающих валентные связи ультразвукового воздействия и специфических растворителей при комнатной температуре, а также практически полное растворение в неспецифических растворителях в результате алкилирования []. В [] предложена концепция надмолекулярной структуры угля, гак называемая концепция самоассоциированного мультимера. Ее основу составляет постулат о множественности невалентных (ЭДА) взаимодействий в структуре органической массы углей, обусловливающих связывание между собой отдельных органических и органоминеральных блоков с различной молекулярной массой и разнообразной химической структурой. Авторы [-] рассматривают угли как высокомолекулярные соединения, в которых участки с системой тс-л-сопряжения, включающие преимущественно непредельные -С=С-, -С=0- и -С=Ы-связи, а также гетероатомы О, 8 и Ы, способные к /7-л-сопряжению, чередуются с участками, где эффективное сопряжение отсутствует. Фрагменты, не имеющие эффективной системы сопряжения, могут соединять фрагменты с системой сопряжения, а также существовать вне этих фрагментов, в составе других химических структур, способных образовывать с себе подобными и полисопряженными системами межмолекулярные ас-социаты. В системах полисопряжения возможна делокализация электронов и появление парамагнетизма. Наиболее серьезным аргументом против существенного участия полисо-пряженных систем в построении ОМУ являются результаты анализа данных по рассеянию ренпеновского излучения, которые, согласно [], указывают на преобладание 5/Г-гибридизированного углерода в составе циклических и гетероциклических компонентов ароматического типа, поэтому полисопряженность структуры углей обусловлена главным образом объединением ароматических фрагментов. Основные недостатки разработанных структурных моделей ОМУ заключаются в следующем: во-первых, ОМУ состоит из наборов молекул различного строения, поэтому одной конкретной химической структурой их описать невозможно; во-вторых, большинство моделей предложено для конкретных углей и не отражает динамику изменения структуры ОМУ в ряду метаморфизма.