【摘要】 元素分析、气相色谱/质谱仪(GC/MS)、傅里叶变换红外光谱仪和1H 核磁共振(NMR)通常用于表征煤的 TD 中的 SP气相色谱-质谱联用技术已成功地应用于 SPs 中一些物种的鉴定但它仅限于相对挥发性，热稳定性和较少的极性物种。

煤炭利用造成的严重环境沾污，迫切需要发展洁净煤技术和利用煤炭生产高附加值化学品和高级碳材料的非燃料利用。煤是有机和无机物质的异质混合物，其中包括含氮和含氧物质在内的杂原子的释放可引起严重的酸雨和光化学烟雾。因此，深入了解煤的有机结构对于煤的高效、清洁利用具有重要意义。此外，大多数含杂原子的有机化合物是合成医药和农药中间体的有价值的化学品。因此，了解煤系液体中有机氮和有机氧化合物(ONCs 和 OOC)的分子组成对于有机氮和有机氧化合物在煤中的增值利用至关重要。

 

煤在温和条件下向可溶部分的热溶解(TD)对煤的有效利用具有重要意义。三浦等人研究了不同煤在四氢萘，1-甲基萘和煤制油中在200-400℃下的 TD。他们发现，煤中80% 的有机质在350℃时可以转化为固态磷酸盐。我们还对 Shenfu 1-甲基萘中的亚烟煤进行了测定，在摄氏360度的环境下测得了高达56% 的可吸入颗粒物。为了避免回收高沸腾和高粘度溶剂的困难，环己烷和低碳烷醇(如甲醇和乙醇)被用作煤的 TD 的溶剂。然而，在分子水平上详细分析固体废物中的有机角色塑造和有机废物的组成仍然面临许多困难。

 

元素分析、气相色谱/质谱仪(GC/MS)、傅里叶变换红外光谱仪和1H 核磁共振(NMR)通常用于表征煤的 TD 中的 SP气相色谱-质谱联用技术已成功地应用于 SPs 中一些物种的鉴定但它仅限于相对挥发性，热稳定性和较少的极性物种。傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FTICRMS)是一种功能强大、发展迅速的分析工具，具有超高的分辨能力(> 200,000)和质量精度(< 1 ppm)。它已成功地用于各种复杂混合物的成分角色塑造，例如石油衍生液体页岩油生物油以及煤制液体此外，作为一种软离子化技术，电喷雾离子化(ESI)可以选择性地电离复杂混合物中的极性分子避免了长时间、复杂的分离过程。因此，配备 ESI 源的 FTICRMS 应该成为分析煤中 SPs 极性物种的有用工具。

 

图1  SPs 中 ESI FTICRMS 鉴定物种的 m/z 值分布

 

采用电喷雾萃取傅里叶变换离子回旋离子化共振(ESI FTICRMS)对布连沟亚烟煤的质谱仪残渣中的有机氮和有机氧化合物(ONCs 和 OOC)进行了表征。根据 X 射线光电子谱仪的分析，吡咯和羟基是电流变体表面含量最丰富的氮和氧元素。FTICRMS 检测到的有机碳和有机碳的 m/z 值主要在200 ~ 450之间。检测到的主要碱性有机碳是 N1Ox (x = 0-1)类物质，其双键当量(DBE)值为4-20，碳数(CNs)为12-32。大多数基本 n1Ox (x = 0-1)类物种的核心部分是芳香环，包括苯、吡啶、喹啉和吖啶环。氧化物(x = 1-4)类物种是 ER 热溶解可溶性部分的主要有机碳。在酸性 O2类中，DBE = 1,2,9,12，CNs 为13-21的物种最为丰富。主要的酸性 O1类物种是具有1-6个 AR 的烷基芳烃，而大多数酸性 O3类物种含有 AR，例如具有至少一个羟基或羧基的萘、二氢蒽或蒽环。

 

Jiao Kong, Xian-Yong Wei, Zhan-Ku Li, Hong-Lei Yan, Mei-Xia Zhao, Zhi-Min Zong,

 

1.Identification of organonitrogen and organooxygen compounds in the extraction residue from Buliangou subbituminous coal by FTICRMS, Fuel, Volume 171, 2016, Pages 151-158, ISSN 0016-2361, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.12.048.

 

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