衰减全反射红外光谱法快速测定糠醛抽出油烃族组成含量方法研究

提出了一种衰减全反射红外光谱法快速测定糠醛抽出油烃族组成含量的方法,设计了一套重油烃族组成快速分析系统。实验收集了62个减压蜡油经糠醛精制后的抽出油样品,采用NB/SH/T0509-2010方法测定其饱和烃、芳烃含量,由差减法求得胶质和沥青质总含量。采用偏最小二乘法(PLS)分别建立了糠醛抽出油饱和烃、芳烃和胶质+沥青质含量的定量校正模型,其SEC分别为1.43%,0.91%和1.61%,SEP分别为1.56%,1.24%和1.81%,均小于NB/SH/T0509-2010方法规定的再现性误差,模型预测精密度小于标准方法的重复性误差要求。与现行标准方法相比,该方法速度快,操作简单,可显著提高糠醛抽出油烃族组成分析效率。该分析系统也可用于其他重油分析,具有很好的推广应用前景。     

不同煤岩成分的焦煤萃取后FTIR特征研究

为了研究不同煤岩成分煤萃取后的化学组成变化特征,选取平顶山焦煤作为研究对象,采用四氢呋喃(THF)、二硫化碳(CS₂)、醋酸(HAc)等有机溶剂对煤样进行索氏萃取;借助于柱层析法、傅里叶变换红外光谱法等手段,对溶剂萃取后煤样的萃取率、族组分及特征官能团进行了计算和分析。研究表明：镜煤的萃取率最高,其次是亮煤、暗煤;相比而言,有机溶剂CS₂对煤样的萃取率最高,THF的萃取率高于有机酸HAc;萃取物中,镜煤、亮煤、暗煤的总烃类含量依次减小,非烃类组分含量依次增大,THF溶剂萃取后以沥青质含量最高,CS₂溶剂萃取后以饱和烃含量最高;镜煤的脂肪烃及含氧官能团含量最高,脂肪结构参数I₄最大,芳构化程度参数I₂最小,芳/脂比最小,而暗煤最大。萃取后,脂肪烃及含氧官能团含量较原煤均出现不同程度的减少,以镜煤最为明显,暗煤萃余物的芳烃含量最多,芳构化程度参数I₂最大,芳/脂比最大。其中,CS₂溶剂萃取后,煤中的富氧程度降低最为明显,而THF对与氢键缔合的-OH,-NH,酚类等官能团及脂肪烃溶解性最好。     

煤液化沥青烯的荧光光谱表征及缔合结构研究

通过分子荧光光谱和紫外可见吸收光谱表征、研究了煤液化沥青烯结构及缔合行为。结果发现：煤液化沥青烯属于萘环结构为主的芳香化合物混合体系,具有强的荧光效应;溶剂与沥青烯分子能够形成激态复合物,导致沥青烯荧光峰红移和荧光猝灭;沥青烯分子间存在非共价键缔合作用,高温液化沥青烯芳香度高,缔合作用强;沥青烯分子间缔合属于逐步缔合过程,不存在“临界缔合浓度”,其表观荧光强度随浓度变化的临界浓度受激发波长影响。     

温度对Hβ分子筛催化剂结炭影响的13C CP/MAS NMR研究

对Hβ分子筛催化苯胺烷基化反应中结炭随反应温度变化的TG DTA和¹³CCP/MASNMR研究表明,结炭的主要组成为缩聚芳烃化合物及少量烯烃.随反应温度的升高,结炭量增大,脂肪烃含量减少,芳烃含量增加.当反应温度达到500℃时,焦炭的主要组成为稠环芳烃.     

煤直接液化中油煤浆热溶产物的13C NMR研究

研究油煤浆热溶产物的成分及含量的变化是控制煤直接液化工艺的重要因素之一. 本文采用固体核磁共振研究了在高压釜中用不同溶剂在不同温度下（250~370 ℃）得到的神华煤及其热溶产物的一些变化规律. 通过对神华煤及其热溶中间产物与抽余煤的¹³C CP/MAS/TOSS NMR分析可知, 神华煤经热溶处理后, 脱除了一些含氧官能团以及某些脂肪烃结构. 同时, 一些芳香桥碳分子和被取代的芳香碳环发生了断裂, 随着反应温度逐渐升高, 由于不断供氢, 四氢呋喃抽提物的芳香度逐渐降低, 抽提率逐渐增大.      

有机盐对生物质快速热解油生成特性的影响

采用浸渍法制备了不同甲酸钙负载量的玉米秸秆样品,通过热解装置对其催化生物质快速热解生油能力进行评价,利用元素分析、GC-MS等技术分析了液体产物组分的变化规律,同时以微晶纤维素、木质素为模化物,深入研究了生物质组分间交互作用对甲酸钙催化热解特性的影响.结果 表明,纤维素与木质素间的交互作用对甲酸钙催化生物质热解生油过程具有促进作用,增强了生物质组分的裂解反应和加氢反应,当甲酸钙含量为5％时,生物油产率获得最大值为301.2 g·kg-1,与秸秆非催化热解相比增幅为6％.甲酸钙对生物油组分具有明显选择性,导致脂肪族化合物含量增加,酚类化合物含量显著降低,而交互作用对二者的形成分别产生了促进和抑制作用效果.     

木材正辛醇液化产物的红外光谱分析

溶剂溶解技术是生物质液化的重要过程之一。为了在温和条件下从生物质中生产高质量的液体燃料,有必要开发新型液化溶剂。而对液化产物的分析则是评价溶剂液化效果的主要途径。在不锈钢高压釜中进行杨木粉在酸化正辛醇中的液化反应,对液化产物先后用丙酮,正己烷萃取,得到液化残渣、重质油和轻质油。通过对液化残渣、重质油和轻质油的红外光谱分析考察了木材中纤维素、半纤维素和木质素的液化规律和转化机理。结果表明,木材液化油品是复杂的混合物,含有羟基、羰基、甲氧基、芳基和醚类化合物。纤维素/半纤维素比木质素更容易液化。纤维素/半纤维素主要转化为轻质油,而木质素液化产物主要是重质油。在150 ℃木质素液化降解生成小分子芳烃,继续升高液化温度导致小分子芳烃重聚合。     

新阳炼焦煤结构的FTIR和XPS谱学表征

认知煤中主要元素的结构与赋存是获取煤结构参数的基础,对构建煤结构模型,研究煤的反应特性,合理利用煤炭资源具有重要意义。目前煤结构研究多是针对中低变质程度煤的,对炼焦煤结构研究较少,炼焦煤的结构模型尚未见报道。应用FTIR对新阳炼焦煤中羟基基团、脂肪结构、芳香结构、含氧官能团及杂原子结构进行谱学表征,通过XPS解析煤中氮和硫的赋存形式,掌握炼焦煤中主要元素的禀赋特征。结果表明： 新阳煤中与芳香环上的π电子形成的羟基π氢键是羟基的主要存在形式,多聚体是煤结构中缔合结构的具体表现;次甲基、甲基、亚甲基的含量依次增加,亚甲基和次甲基含量占煤中脂肪烃总量的82.05%,煤中烷基侧链较多;苯环二取代、苯环三取代是煤中芳香烃的主要结构,占芳香烃总量的86.74%;含氧官能团中,羟基和羰基是主要组成基团,羧基和醚基含量不足10%。新阳煤中硅的含量比较丰富,主要以Si-O-Si和Si-O-C的形态赋存。吡啶、吡咯和氮氧化物为氮的主要存在形式,绝大多数氮分布于煤分子结构单元的边缘;噻吩硫是煤中有机硫最主要的赋存形式,超过有机硫总量的60%,砜和亚砜的含量次之,硫醇和硫醚的赋存最少。     

低煤级煤生烃与结构演化的耦合机理研究

应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热解气相色谱(GC)对低煤级煤生烃过程中有机质结构演化进行表征,剖析了人工热演化过程中气态烃产率,解析了煤结构官能团的变化规律,揭示了低煤级煤生烃与结构演化的耦合机理。结果表明：煤热模拟产物主要为气态烃C_1-5,甲烷生成瞬时产率包含四个峰值,低煤级煤化学结构中含氧官能团和烷基侧链随煤化程度的增高以不同的速度发生脱落,随煤级的增加,其芳构化程度增大。分别对煤结构中的脂肪烃甲基、CO基、芳香烃芳核CC和烷烃结构上甲基、亚甲基进行表征。存在420 ℃温度转折点,之前吸收峰强度逐渐减小,之后又略有增大,揭示了低煤级煤三个主要结构演化阶段煤化作用机理,提出了低煤级煤生烃结构演化模式图。     

陕北侏罗纪富镜煤和富惰煤分子结构的FTIR，XPS和13C NMR表征

侏罗纪优质煤炭资源为煤制油、制气等清洁高效利用提供了丰富的物质基础,其显微组分以富集惰质组为特征,而镜质组与惰质组大分子结构在很大程度上决定了煤的物理化学性质和工艺性能,进而决定了煤炭资源的综合利用效率及附加值。采集并制备了陕北侏罗纪煤田小保当煤矿和柠条塔煤矿的原煤(XR)、富镜质组煤(XV、NV)和富惰质组煤(XI、NI)样品,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、固体13C核磁共振谱(13C NMR)等手段,结合煤质分析结果,定量表征了不同显微组分富集物分子结构的差异。研究结果表明：XI和NI煤中芳烃结构芳环取代程度低,主要以3个相邻、4~5个相邻的氢原子形式存在,苯环上氢原子较少被其他官能团取代,同时其结构中芳烃C═C骨架振动明显,脂肪结构中亚甲基伸缩振动强度较低,并且甲基含量略高于富镜煤,C═O基团相对含量略高,表明富惰煤有较多含氧桥键相连的芳香结构,其结构中脂族链、脂环基团脱落、断裂以及芳烃富集,支链相对较少且长度较短,芳碳率、芳香度、芳环缩合程度及成熟度较高。XV和NV煤中表面结构中碳的赋存形态“C—C,C—H”,“C—O”的相对含量高于富惰煤,反映其结构中应含较多的芳环取代的脂肪族侧链,XI和NI煤表面结构中氧的赋存形态以“C—O”为主,“C═O”和“COO—”明显高于富镜煤。XV和XI煤的芳碳率分别为57.91%和66.02%,脂甲基碳分别为10.02%和7.84%,质子化芳碳为非质子化芳碳的两倍,XV煤的羰基和羧基碳相对含量较高,两者桥碳和周碳之比分别为0.25和0.40,芳香核结构平均缩合环数分别为2.68和3.03,平均尺寸分别为0.448和0.676 nm,XI煤结构中芳香核以萘和蒽为主,支链化度L_γ分别为0.22和0.19,表明XV比XI存在较多脂肪侧链、饱和环结构,生烃(油)潜力大。     

Continuous catalytic pyrolysis of oily sludge using U-shape reactor for producing saturates-enriched light oil

Continuous catalytic pyrolysis of oily sludge was carried out in a special U-shape reactor for producing saturates-enriched light oil. The sludge underwent thermal pyrolysis first and then catalytic pyrolysis. During the thermal pyrolysis, chain hydrocarbons were first cracked and further polymerized into aromatics. The effect of temperatures (400–800 °C) on the products was investigated and the maximum liquid yield (67.7%) was obtained at 500 °C. High temperature promoted polymerization, thus the distribution of aromatics in the liquid product was increased and was more concentrated in polyaromatics at 800 °C. In the catalytic upgrading stage, dolomite was used as catalyst and aromatics were adsorbed on it, either aggregated or decomposed. As a result, a light oil product with 57.0% saturates was obtained at the residence time of 8.9?s due to the conversion of aromatics and heavy hydrocarbons into light aliphatic hydrocarbons such as straight chain hydrocarbons. Compared with the oil phase in the raw sludge sample, the content of saturates was increased by 45.0% and that of the asphaltenes was reduced by 88.5%. Meanwhile, the inherent moisture in the oily sludge could participate in the steam reforming reaction, promoting the decomposition of aromatics and leading to an increase in the H₂ generation. Moreover, the release of H₂S was reduced from 0.132 to 0.005?mol per kg sludge and the sulfur content of the oil product was also decreased in the presence of dolomite. The deactivation of dolomite can be attributed to the carbonization of CaO and deposition of polyaromatic coke on the catalyst surface.     

典型除草剂生产废水的有机污染特性研究

除草剂废水作为难处理的工业废水之一,具有含盐量高、可生化性差、难生物降解等特点。该废水含有的溶解性有机物与难溶解性有机物均以含氮有机物为主,BOD∶COD=0.045,C∶N∶P=692∶426∶1。实验采用吹扫捕集、静态顶空、固相微萃取、固相萃取、液液萃取与气相色谱/质谱联用,定性分析了莠去津、乙草胺除草剂生产废水中主要有机污染物,并研究了废水及主要污染物的紫外吸收光谱、三维荧光光谱。定性结果显示,废水中含有氯代烃、苯系物和均三嗪类、酰胺类除草剂等38种挥发性、半挥发性有机物,其中莠去津、乙草胺等除草剂占87.99%。受单环或杂环类物质的影响,废水在波长210～230和250～270 nm范围内有紫外吸收,且氨基基团导致其紫外吸收红移20 nm。废水在λ_ex/λ_em=200～280/300～400 nm产生了5个荧光峰a(225/305 nm),b(265/365 nm),c(275/305 nm),d(285/390 nm),e(320/375 nm)。不同官能团特征有机物三维荧光结果显示,λ_ex/λ_em=215～230/290～340 nm附近区域为不饱和键荧光区,废水中该区域主要荧光贡献物质为烯烃、苯环、杂环;λ_ex/λ_em=270/300 nm附近区域为酚羟基、羰基荧光区,废水中该区域主要荧光贡献物质为苯酚类、酮类。     

膜进样/飞行时间质谱实时分析水源水中挥发性有机污染物

为建立饮用水源地污染事故监控预警系统,采用膜进样/飞行时间质谱技术,对苯系物、取代苯、卤代烷等典型挥发性有机物模拟事故状况下的污染水体进行了在线监测.研究结果表明,该技术对目标有机污染物的响应时间短,对苯系物为30～70 s、对卤代烷为30 s,线性检测范围达到3～4个数量级,苯系物和氯苯的检测限小于10 μg·L-1...     

江西乐平晚二叠世煤成烃机理红外光谱研究

应用显微红外光谱技术,对江西乐平晚二叠世煤矿B₃煤层煤样在不同热模拟温度下的结构组成变化特征及规律进行了研究,结合镜下显微组分的观察和统计结果,剖析了乐平晚二叠B₃煤层煤的生烃机理,对该区煤成烃资源进行了初步评价。研究表明：煤化学结构主要由杂原子基团、脂族结构和芳香结构三部分组成,其活化能依次增加;煤成烃过程,是一种随着热演化程度的加深, 脂族侧链不断脱落,芳香结构不断缩聚,含氧基团逐渐断裂的过程;该煤层中含有的B型基质镜质体和树皮体都是很好的生烃显微组分,是该树皮煤生烃潜力巨大的主要原因。此特点对在华南地区寻找与富含“树皮体”煤系地层有关的油气资源并使“煤变油”产业化具有重要的意义。     

TG-FTIR法研究低变质煤共热解过程气体的析出规律

采用热重-红外联用技术（TG-FTIR）对比研究了陕北低变质粉煤（SJC）与重油（HS）、焦煤（JM）、液化残渣（DCLR）共热解过程中气相产物的析出特性。研究表明,随热解温度升高,SJC与HS,JM,DCLR的共热解过程均可分为三个阶段。第一阶段表现为原料表面吸附物的释放,第二阶段发生解聚和分解反应,随温度继续升高,第三阶段形成更为稳定的半焦。在热解第二阶段中均存在煤与添加剂之间的协同效应,SJC作为主要的供氢体,热解产生的氢自由基与HS,JM,DCLR热解产生的小分子自由基碎片之间发生相互作用生成焦油和煤气。SJC和SJC+DCLR在450 ℃附近的温度区间内热解反应进行的更加充分,大部分N元素转移到了焦油组分中。热解过程气相产物中H₂O和酚类物质、含N杂环物质及CO的析出伴随着热解的整个温度区间,SJC+JM和SJC+HS热解过程含N物质的转移主要集中在400~650 ℃区间,CH₄和脂肪烃类物质的析出最高峰出现在450 ℃附近,而SJC+DCLR和SJC则出现在550 ℃。JM,HS及DCLR的添加可促使焦油中芳香族化合物的析出,SJC+JM与SJC+HS热解过程芳香族物质大量析出的温度区间在400~550 ℃。该研究结果为低变质粉煤的清洁转化与提质分级新技术的研究开发提供理论依据,对低变质煤的增值利用具有重要的意义。     

泡沫金属对含油制冷剂管内流动沸腾换热特性的影响

实验研究了制冷剂-润滑油混合流体在内嵌泡沫金属圆管内流动沸腾的换热特性。泡沫金属为10ppi、90%孔隙率;制冷剂为R410A,润滑油为VG68,油浓度为0～5%。实验结果表明:纯制冷剂工况下,泡沫金属强化流动沸腾换热系数,换热系数提高30%～120%;含油工况下,泡沫金属只强化流动沸腾换热系数20%以下,在低质流密度或者高质流密度的高干度情况下出现恶化换热的情况。润滑油总是恶化制冷剂在内嵌泡沫金属圆管内流动沸腾的换热系数,换热系数最多恶化71%,且在低质流密度下对换热的恶化比在高质流密度工况下严重。     

星载太阳紫外光谱监视器的地面辐射定标

星载太阳紫外光谱监视器是一种小型化、高精度紫外-真空紫外光谱辐射计,它有两种工作模式,即探测太阳紫外光谱辐照度的太阳模式和探测大气的太阳后向散射紫外光谱辐亮度的大气模式。对应这两种工作模式分别建立了紫外-真空紫外光谱辐照度和紫外光谱辐亮度定标装置。光谱辐照度标准灯直接辐照仪器的漫反射板进行仪器的光谱辐照度响应度定标,光谱辐照度标准灯辐照标准漫反射板形成朗伯面光源进行仪器的光谱辐亮度响应度定标。误差分析表明:160~250 nm光谱辐照度绝对定标误差为6.5%,250~400 nm为4.3%;250~400 nm光谱辐亮度绝对定标误差为5.9%。星载太阳紫外光谱监视器获得的地外太阳紫外光谱辐照度与大气的太阳后向散射光谱辐亮度数据,同国际上的观测结果相比一致性达±10%。     

土壤中六种新烟碱类农药残留的分离及光谱研究

建立了一种可同时检测土壤中吡虫啉、啶虫脒、噻虫嗪、噻虫啉、噻虫胺、烯啶虫胺六种新烟碱类农药残留的方法,该方法操作简单、成本低廉且重现性好,符合环境研究过程中实验量大、样品量多的特点。土壤样品经乙腈：二氯甲烷(2∶1 φ)提取后,进一步用分散液液微萃取处理。分析方法采用Alltima TM C18 色谱柱(4.6 mm×250 mm,5 μm)分离,PDA检测器检测,外标法定量。六种农药在0.5～200 μg·L-1浓度范围内线性关系良好,相关系数为0.998 2～0.999 9,检测限为0.000 5～0.003 μg·mL-1 (S/N=3)。以五种土壤为代表,在0.05,0.1,1.0 mg·kg-1 三个添加水平的平均加标回收率为55.3%～95.6%,相对标准偏差为1.4～7.0%。同时应用紫外分光光度法对净化效果进行考察,证明本实验所建立的方法具有明显的净化作用,因此满足土壤中六种新烟碱类农药残留检测的要求。