褐煤腐植酸的超临界CO2萃取及增效作用机制
樊玉萍
金伟
马晓敏
付元鹏
董宪姝
朱本康
太原理工大学矿业工程学院,山西 太原 030024
摘要：超临界CO2(ScCO2)萃取技术是煤炭中可溶性有机质提取的有效途径之一,其强大的溶解及萃取能力可改变煤样形貌特征及孔隙结构.以内蒙古某地褐煤及用 10%过氧化氢溶液预处理后的褐煤为原料,以乙醇为共溶剂,进行褐煤的ScCO2 萃取腐植类物质实验.利用ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计等对腐植类产物进行分析;利用扫描电子显微镜、比表面积及孔径分析仪等探究在ScCO2 萃取过程中煤样的形貌特征及孔隙的变化,揭示ScCO2 萃取技术对腐植类物质提取的作用机制.研究结果表明,过氧化氢溶液预处理后的煤样会让有乙醇共溶的ScCO2 更有效地渗透到褐煤的孔隙中,与黄腐酸官能团之间通过氢键等作用发生相互作用,使得黄腐酸从褐煤基质中大量溶解到超临界流体中,萃取后的煤样整体疏松孔隙更多有利于后续腐植酸的提取.萃取出的黄腐酸溶液中Mg、P、K和Fe等植物营养必需元素的离子质量浓度大幅度提高,分别为 21 432.77、148.83、8 823.84、415.12 μg/L.萃取后的煤样具有最大的总孔容为 0.017 9 cm3/g及比表面积为 3.374 3 m2/g,以其为原料制备出的腐植酸产率高(49.38%)、O/C高(0.74)、N/C高(0.12)、含硫量低(1.11%)、富含羰基和羧基、芳香度低、分子量较小、表面多孔粗糙.这表明ScCO2 萃取技术对黄腐酸及腐植酸的有效提取及品质提高具有重要启示作用.
关键词：褐煤ScCO2 萃取黄腐酸溶液腐植酸作用机制
分类号：TD849(矿山开采)
资助基金：山西省回国留学人员科研资助项目(2022-062)煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室开放基金资助项目(2022)
论文发表日期：2025-05-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 2679-2691 )
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