褐煤模型化合物中官能團持水性質的理論研究

張向飛,孫銘駿,郭娟娟,馮 莉,曹澤星*(.廈門大學化學化工學院,福建廈門36005;.中國礦業大學化工學院,江蘇徐州6)

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褐煤模型化合物中官能團持水性質的理論研究

張向飛1,孫銘駿1,郭娟娟1,馮 莉2,曹澤星1*
(1.廈門大學化學化工學院,福建廈門361005;2.中國礦業大學化工學院,江蘇徐州221116)

摘要:采用密度泛函方法,研究了褐煤分子中官能團與水分子的相互作用;確定了不同官能團持水性的相對強弱,討論了水分高低和結構環境對其持水性和脫水過程的影響,建立了脫水過程近似熱力學關系式.計算結果表明,單個官能團的持水性呈現一定的飽和度,其周圍化學環境對持水能力影響顯著.壓力增加會提高脫水溫度,但影響不顯著,加壓有助于水分以水團簇形式脫去,降低脫水能耗.

關鍵詞:密度泛函計算;褐煤;持水官能團;脫水;熱力學公式

我國煤炭資源豐富,儲量占世界石化能源的一半以上.然而,高含灰、高含硫、高含水的低品質煤約占煤炭資源總量的40%,其中低品質褐煤約占總儲量的14%[1].褐煤具有揮發分高、含氧量高、穩定性差、含氮硫等易形成污染物的元素相對較少的特點,其中含有的原生腐植酸是其區別于其他煤種的主要特征組分[2].由于褐煤中水分的質量分數較高,可達30%～ 60%[3],若直接燃燒利用,會產生各種不利因素:水分蒸發帶走大量熱能;易與含硫、羧基等酸性官能團的揮發成分形成具有腐蝕性的冷凝液等[4].同時,干燥后的褐煤易發生復吸現象,影響……