煤炭学报

作者：杨倩倩, 赵雨晴, 左岳, 曹亦俊, 李鹏,

关键词：煤液化残渣, 可溶有机质, 等体积甲醇/甲苯混合溶剂, 逐级氧化, 杂原子结构,

煤液化残渣（CLR）是一种典型的煤化工固废。但煤液化残渣中的可溶有机质含量高，且富含缩合芳环结构，又可视为一种宝贵的重质炭资源。基于CLR在有机溶剂中的优良溶解性，选择等体积甲醇/甲苯混合溶剂为萃取剂，采用超声-索氏协同萃取法，实现CLR可溶有机质（CLR-SO）的温和提取，并通过逐级钌离子催化氧化，结合气相色谱/质谱联用分析，揭示CLR-SO中的杂原子结构单元特征，为其清洁转化和高值化利用提供支撑。结果表明，在CLR-SO的氧化产物中，含杂原子的酸类化合物中杂原子主要是氧、氮、硫，所构成的官能团有甲氧基、羰基、醚桥键、硝基、氨基、乙腈、吲哚、吩嗪、硫羰基等。此外，还检测到含氮、硫、氟等杂原子的酯类化合物。除了含氧化合物以外，其他杂原子化合物基本从第3级氧化产物中出现。杂原子结构存在于CLR-SO的大分子骨架内部，在氧化过程中，受到周围芳环的电子云保护，优先氧化CLR-SO分子骨架外围的芳环结构。除了酸和酯类化合物，在CLR-SO氧化产物中还检测到其他含杂原子的化合物，主要分布在第3，4级氧化产物中，且在第4级氧化产物中的种类最多。此外还检测到氯、氟等杂原子，以共价键的形式存在于CLR-SO有机质的分子骨架结构中。通过逐级选择性氧化，实现了有机质分子结构的“层层剥离”，获取了更多的结构单元片段，丰富了CLR中的杂原子结构信息。

来源：2022年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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