一种煤表面官能团物理吸氧量的测定方法

摘要

一种煤表面官能团物理吸氧量的测定方法，适用于煤自燃特性研究和煤矿煤层的自燃倾向性的定性与分类。通过测试煤样表面主要吸氧官能团的含量及其吸附氧气、解吸氧气后的官能团变化量大小，判断煤的物理吸氧量的大小，定量给出各主要吸氧官能团对氧气的吸附能力。煤样表面含有的主要吸氧官能团的数量越多，吸氧、解吸后的官能团变化量越大，则对应的物理吸氧量也越大。能够有效地辅助判断煤矿煤层的自燃倾向性，同时从煤样化学结构角度揭示煤样吸氧能力。整个测定过程只需测试吸附氧气后的煤表面官能团红外光谱图和通氮气解吸氧气后的煤表面官能团红外光谱图，一般只需7-10min即可完成，且具有很高的可重复性。其方法简单，操作方便，省时省力，测试结果准确。

主权项

一种煤表面官能团物理吸氧量的测定方法，其特征在于，包括如下步骤： （1）取新鲜煤样进行破碎，筛分取颗粒直径为0.053 mm‑0.075 mm的煤样，对煤样进行干燥处理；（2）将干燥后的煤样放入傅里叶变换红外光谱仪的原位反应池中，并向原位反应池中通入100 mL/min流量的氧气2 min，同时将其设定为30℃恒温运行；（3）测试原位反应池中煤样的第一幅红外光谱图；（4）切换氧气为100 mL/min流量的氮气，使煤样在氮气流下脱附氧气5 min，测试原位反应池中煤样的第二幅红外光谱图；（5）分析两幅红外光谱图，分别求出不同波数范围内的煤表面官能团在不同条件下的峰面积A1、A2、A3、A4，并代入下式计算得到煤表面官能团的物理吸氧量V：V=10×（A△/A3+A△/A4）×1 cm3/gA△=A1‑A2式中：峰面积A1——通氧气后2000cm‑1‑4000 cm‑1波数范围内煤表面羟基、甲基亚甲基、羧基官能团的红外光谱峰面积的总量；峰面积A2——通氮气后2000cm‑1‑4000 cm‑1波数范围内煤表面羟基、甲基亚甲基、羧基官能团的红外光谱峰面积的总量；峰面积A3——通氧气后2000cm‑1‑4000 cm‑1波数范围内煤表面所有官能团的红外光谱峰面积的总量；峰面积A4——通氧气后400cm‑1‑4000 cm‑1波数范围内煤表面所有官能团的红外光谱峰面积的总量；峰面积A△——通氧气和通氮气两种条件下2000cm‑1‑4000 cm‑1波数范围内煤表面羟基、甲基亚甲基、羧基官能团红外光谱峰面积的变化量；根据计算得到的物理吸氧量V值，对煤样的自燃倾向性进行排序，物理吸氧量V值越大，则相应煤自燃倾向性越高，反之则越小。