《表2 红外光谱吸收峰归属》

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《神木原煤及其热解半焦的燃烧与污染物排放规律研究》

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在大量研究的基础上[5-8]，总结出原煤和半焦的红外光谱特征吸收峰的归属，如表2所示。由图1可以看出，与半焦相比，原煤在3 620～3 692 cm-1有两个强度较弱的由游离的羟基伸缩振动产生的波峰，半焦在此处没有波峰，这说明原煤在低温热解制半焦后所含的自由水已基本脱除；在3 410～3 435 cm-1，原煤和半焦均有一个强度较强的由醇、酚和羧酸等的OH或NH伸缩振动产生的波峰，说明具有氨基和羟基结构的化合物在低温热解过程中分解较少；在2 920和2 850 cm-1附近，原煤和半焦均各有一个强度中等的吸收峰，这是由脂肪烃和环烷烃基团上CH2不对称伸缩振动和CH2对称伸缩振动产生的波峰；在2 520～2 510 cm-1，原煤和半焦均有一个强度较弱的吸收峰，这是由游离SH伸缩振动产生的波峰；在2 396～2 310 cm-1，原煤有两个强度较弱的吸收峰，半焦有一个强度较弱的吸收峰，这都是由P-H伸缩振动或H2PO4-的OH伸缩振动产生的波峰；与原煤相比，半焦在1 796 cm-1附近有一个强度中等的吸收峰，这是由脂肪族中的C=O伸缩振动产生的波峰，有学者认为原煤在低温热解时，羟基会反应生成了一部分的羧基[9]，这可能是导致半焦中脂肪族C=O较多的主要原因；与半焦相比，原煤在1 690和1 587 cm-1附近分别有一个强度中等和强度较强的吸收峰，这分别是由芳香族中的酯、酸、醛、酮的C=O伸缩振动和芳香族中芳核的-C=C-伸缩振动产生的波峰，而半焦在此处没有波峰，说明原煤热解制半焦过程中，芳香族中-C=O-和-C=C-几乎全部断裂，这与赵世永等[10]的研究结果一致；在1 433～1 369 cm-1，原煤有两个强度较强的吸收峰，半焦有一个强度明显高于原煤的吸收峰，这是芳香性烷键结构上的CH2和CH3变性振动引起的波峰，这说明在原煤热解制半焦过程中，芳香性烷键结构上的CH2、CH3成键较多；在1 200～1 030 cm-1，原煤有三个强度较弱的吸收峰，半焦有一个强度较强的吸收峰，这是由酚、醚、醛和酯中的C=O伸缩振动、C-C伸缩振动及OH面内弯曲振动产生的波峰；与半焦相比，原煤在918 cm-1附近有一个强度较弱的吸收峰，这是与不同桥氧原子相连的Si O4四面体的Si-O-Si和Si-O-伸缩振动或=C=O和-O-的伸缩振动产生的波峰；在870 cm-1附近，原煤有一个强度较弱的吸收峰，半焦有一个强度强于原煤的吸收峰，这是由芳核上1个H面外变形振动（Ⅰ类氢原子）产生的波峰，说明原煤制半焦过程中存在芳构化过程，即芳香环取代官能团中C-H；在800 cm-1附近，原煤和半焦均有一个强度较弱的吸收峰，这是由芳核上2个相邻H面外变形振动（Ⅱ类氢原子）产生的波峰；在750～710 cm-1，原煤和半焦分别有两个和一个较弱的吸收峰，这是由芳核上4个相邻H面外变形振动（Ⅲ类氢原子）产生的波峰；在539～460 cm-1，原煤和半焦分别有2个和1个较弱的吸收峰，这是由Si-O-Si和Si-O-弯曲振动或有机硫（芳香族双硫醚-S-S-或-SH）伸缩振动产生的波峰。