,136 北京科技大学学报 第35卷 学分析技术研究了苯环对活性官能团的影响，并且 综合建立了褐煤中活性官能团的活性顺序，这将为 用苯环联接活性基团模拟了煤结构中一CHOH一、 进一步揭示煤自燃机理以及研发新型煤自燃阻化剂 一CH2O一等活性基团的氧化反应路径.目前对煤 提供理论依据. 中活性官能团的活性顺序还没有得出统一的排序， 1样品与实验 这也是煤自燃机理及其防治技术研究的关键.本文 以煤表面官能团的原位傅里叶红外光谱测试为基 1.1煤样 础，定量分析了褐煤中各官能团的分布特征以及主 褐煤是比较活泼的煤种，暴露在大气中，常温 要活性官能团的含量，并在等构条件下，建立了褐 下即能发生氧化.本文对北皂褐煤进行研究，其工 煤的红外简化化学结构模型.通过对模型的量子化 业分析和元素分析结果见表1.煤样磨至100目以 学分析研究得到煤中主要活性官能团的活性大小， 下并在真空干燥箱中30℃干燥24h. 表1北皂褐煤的工业分析与元素分析结果 Table 1 Industrical analysis and elemental analysis results of Beizao lignite 工业分析（质量分数）/% 元素分析（质址分数）/% 水分Mad灰分Aad挥发分Vad固定碳FCad 发热量，Qnet,ad/(kJg-1) 其密度，p/八gcm-3) Had Std 19.13 13.32 31.30 36.26 23.78 4.49 0.66 1.54 注：Had和Std表示干燥无灰基下的H元素和s元素 1.2原位傅氏转换红外线光谱分析 峰处理，对煤样测试结果进行定性分析.图1为红 煤样的采取、封存及其制备需按照煤层煤样 外测试谱图标峰分析结果 采取方法(GB482一1995)、商品煤样采取方法(GB 70 475-1996)、煤岩样品采取方法(GB/T19222一 2003)和煤样制备国家标准(GB474一1996)的要求 55 进行，煤样采后用密封瓶密封好.实验前，将煤样放 入真空干燥箱中在常温下干燥24. 35 将原来干燥好的煤粉放到玛瑙钵里进行研磨 三30 25 20min,在煤样的原位红外光谱测试分析前，先进 行KBr背景采集，将测试的褐煤煤样放入漫反射附 10 件中，并将样品表面刮平；选取光谱扫描波数范围 4000 3000 2000 1000 波数/cm1 为650~4000cm-1,分辨率为4cm-1,样品扫描次 图1褐煤红外测试标峰处理谱图 数为64次，进行红外光谱测试.充分发挥原位红外 Fig.1 Standard peak infrared spectra of lignite 连续测试的精确性，对煤样进行多次连续采集，获 得最佳红外测试谱图 根据200目以下褐煤表面宫能团的红外测试结 1.3量子化学分析 果，对褐煤表面官能团分布特征进行定量分析，由 采用GaussianO9分析软件，选择了密度泛函理 于峰位置受到很多内、外在因素的偏移和重合，为 论(DFT)和B3LYP杂化密度泛函基组对煤红外结 使其相互干扰的谱带得到分离，本文以它的二阶导 构模型进行了量子化学分析，计算了煤红外结构中 数光谱和退卷积光谱作引导，对谱图进行自动平滑， 的各基团的红外振动频率并进行了前沿轨道电荷密 用峰拟合程序，分辨率设为低，半峰宽选择9，对 度分析，与实验测试结果进行对比，研究得到煤中 所得光谱进行了处理.根据其他学者的研究5-17， 各基团的反应活性大小 本文主要对褐煤表面的各种官能团特征吸收峰进行 了峰面积的曲线拟合处理，可得到拟合分离结果如 2实验结果与分析 图2所示. 2.1活性官能团分布特征 根据曲线拟合处理的各个官能团峰面积值，结 本文采用尼高力6700傅里叶红外光谱对200 合文献[⑨]的研究和测试成果，煤中活性宫能团主 目以上的北皂褐煤进行漫反射红外测试，并对测试 要是煤中的脂肪烃侧链和含氧官能团，因此对红外 谱图进行表面官能团峰位识别，为排除噪声和其他 测试的褐煤中主要脂肪烃侧链和含氧官能团进行峰 环境因素的影响，采用灵敏度为99对谱图进行标 面积分析，如图3所示