1、第三章煤的結(jié)構(gòu)煤的結(jié)構(gòu)包括煤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)（大分子結(jié)構(gòu)）和煤的物理空間結(jié)構(gòu)。研究煤的結(jié)構(gòu)， 不僅具有重要的理論意義，而且對(duì)于煤炭加工利用具有重要的指導(dǎo)意義。由于煤炭組成的復(fù)雜性、多樣性、非晶質(zhì)性和不均勻性， 所以將煤分離成為簡(jiǎn)單的化合物并研究其結(jié)構(gòu)是一件 非常困難的事情。雖然科學(xué)家對(duì)煤的結(jié)構(gòu)做了長(zhǎng)期、大量的研究工作，并取得了長(zhǎng)足進(jìn)展， 但遺憾的是，迄今為止尚未明了煤結(jié)構(gòu)的全貌，只是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析推測(cè)，提出了若干煤的結(jié)構(gòu)模型。本書(shū)重點(diǎn)介紹煤分子結(jié)構(gòu)研究的結(jié)論。第一節(jié)煤的大分子結(jié)構(gòu)一、煤大分子結(jié)構(gòu)的基本概念煤的有機(jī)質(zhì)是由大量相對(duì)分子質(zhì)量不同、分子結(jié)構(gòu)相似但又不完全相同的 “相似化合物”組成的

2、混合物。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，煤的有機(jī)質(zhì)可以大體分為兩部分：一部分是以芳香結(jié)構(gòu)為主的環(huán)狀化合物，稱為大分子化合物；另一部分是以鏈狀結(jié)構(gòu)為主的化合物，稱為低分子化合物。前者是煤有機(jī)質(zhì)的主體，一般占煤有機(jī)質(zhì)的90%以上，后者含量較少，主要存在于低煤化程度的煤中。煤的分子結(jié)構(gòu)通常是指煤中大分子芳香族化合物的結(jié)構(gòu)。煤的大分子結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，一般認(rèn)為它具有高分子聚合物的結(jié)構(gòu)，但又不同于一般的聚合物，它沒(méi)有統(tǒng)一的聚合單體。研究表明，煤的大分子是由多個(gè)結(jié)構(gòu)相似的“基本結(jié)構(gòu)單元”通過(guò)橋鍵連接而成的。這種基本結(jié)構(gòu)單元類似于聚合物的聚合單體，它可分為規(guī)則部分和不規(guī)則部分。規(guī)則部分由幾個(gè)或十幾個(gè)苯環(huán)、脂環(huán)、氫化芳香環(huán)及雜環(huán)（

3、含氮、氧、硫等元素）縮聚而成，稱為基本結(jié)構(gòu)單元的核或芳香核；不規(guī)則部分則是連接在核周?chē)淄榛鶄?cè)鏈和各種官能團(tuán)；橋鍵則是連接相鄰基本結(jié)構(gòu)單元的原子或原子團(tuán)。隨著煤化程度的提高， 構(gòu)成核的環(huán)數(shù)不斷增多， 連接在核 周?chē)膫?cè)鏈和官能團(tuán)數(shù)量則不斷變短和減少。二、煤大分子基本結(jié)構(gòu)單元的核（一）煤的結(jié)構(gòu)參數(shù)煤大分子基本結(jié)構(gòu)單元的核具縮合環(huán)結(jié)構(gòu)，稱為芳香環(huán)或芳香核。 煤的基本結(jié)構(gòu)單元不是一個(gè)均勻、確切的結(jié)構(gòu)，但可以通過(guò)結(jié)構(gòu)參數(shù)評(píng)價(jià)核的平均結(jié)構(gòu)。煤的結(jié)構(gòu)參數(shù)有芳碳率、芳?xì)渎省⒎辑h(huán)率等。（1）芳碳率芳碳率（fcar）是指煤的基本結(jié)構(gòu)單元中屬于芳香族結(jié)構(gòu)的碳原子數(shù)與總碳原子數(shù)之比f(wàn)car=C ar/C。（2）芳?xì)?/p>

4、率芳?xì)渎剩╢Har）是指煤的基本結(jié)構(gòu)單元中屬于芳香族結(jié)構(gòu)的氫原子數(shù)與總氫原子數(shù)之比， fHar = H ar/H 。（3）芳環(huán)數(shù)芳環(huán)數(shù)（Ra）是指煤的基本結(jié)構(gòu)單元中芳香環(huán)數(shù)的平均數(shù)量。不同煤化程度煤的Z構(gòu)參數(shù)列于表3-1 。磷言,人*1H4,/CS平均環(huán)數(shù)NMRFTIRNMRFTIR75+00,650.7之C5 3】0. 33L46z0Oh750,750.340.33工360, 74277.00.710. 50.330P 24。.軌L89277,90.380.490. 160.】40. 421*3217?. 40. 770.770.310-fe310,31L91381.00. 700. 69O

5、a310; 340. 341.45281.50. 77740.300. 38Q. 352. 1138?.00. 780. 730. 360. 320.34382.00, 740. 76弧330. 31o.sa1.743&2. 70. 750. 730. 320.290.31332. 90. 750. 79d 390. 390.招L 593B3, 40, 7B0+69口. S30. 290. 322.313徽50.77仇590. 340. 290. 362,423S3. 86 540.566 180. 160. 311.691皈10.770. 800. 430.450.361.38386. 50

6、.7&0.780. 330,420. 361. 75390.3O.S6th S 40,530. SO0. J51.91693. 00. 5S一0. 68* -0. ?32, 0630表3-1不同煤化程度煤的結(jié)構(gòu)等數(shù)注1芳香氧，破原子比:脂肺氧.碳原子比*（二）煤分子基本結(jié)構(gòu)單元的核隨煤化程度的變化規(guī)律煤分子基本結(jié)構(gòu)單元的核主要由不同縮合程度的芳香環(huán)構(gòu)成，也含有少量的氫化芳香環(huán)和氮、硫雜環(huán)。低煤化程度煤基本結(jié)構(gòu)單元的核以苯環(huán)、泰環(huán)和菲環(huán)為主；中等煤化程度煙煤基本結(jié)構(gòu)單元的核以菲環(huán)、慈環(huán)和花環(huán)為主；在無(wú)煙煤階段，基本結(jié)構(gòu)單元核的芳香環(huán)數(shù)急劇增加，逐漸向石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。從褐煤開(kāi)始，隨煤化程度的提高，

7、煤大分子基本結(jié)構(gòu)單元的核緩慢增大，核中的縮合環(huán)數(shù)逐漸增多，當(dāng)碳含量超過(guò) 90%以后，基本結(jié)構(gòu)單元核的芳香環(huán)數(shù)急劇增大，逐漸向石墨 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。研究表明，碳含量為 70%83%時(shí)，平均環(huán)數(shù)為2左右;碳含量為83%90%時(shí), 平均環(huán)數(shù)為35;碳含量大于90%時(shí)，環(huán)數(shù)急劇增加，碳含量大于95%時(shí)，平均環(huán)數(shù)大于40。煤的芳碳率，煙煤一般小于 0.8 ,無(wú)煙煤則趨近于1。三、基本結(jié)構(gòu)單元周?chē)耐榛鶄?cè)鏈和官能團(tuán)基本結(jié)構(gòu)單元的縮合環(huán)上連接有數(shù)量不等的烷基側(cè)鏈和官能團(tuán)。（一）烷基側(cè)鏈連接在縮合環(huán)上的烷基側(cè)鏈?zhǔn)侵讣谆?、乙基、丙基等基團(tuán)。日本學(xué)者滕井修治等將煤在緩和的條件下氧化，把烷基轉(zhuǎn)化為竣基，然后通過(guò)元素分析和

8、紅外光譜測(cè)定，研究了不同煤 種烷基側(cè)鏈的平均長(zhǎng)度，見(jiàn)表 3-2。 3 2烷基衡鏈的平均長(zhǎng)度5%65.】74. 3盹434.3惻鏈的粒度（碳原子數(shù):）5.0Z. 32.SL8表3-2數(shù)據(jù)表明，烷基側(cè)鏈的平均長(zhǎng)度隨煤化程度提高而迅速縮短。（二）含氧官能團(tuán)煤分子上的含氧官能團(tuán)有羥基 （一OH）、竣基（-COOH）、撅基（，4一。）、甲氧基（-OCH 3） 和醒鍵（一 0一 ）等。煤中含氧官能團(tuán)隨煤化程度提高而減少。其中甲氧基消失得最快， 在年老褐煤中就幾乎不存在了 ；其次是竣基，竣基是褐煤的典型特征，到了煙煤階段，竣基的數(shù)量大大減少，到 中等煤化程度的煙煤時(shí)，竣基基本已消失；羥基和談基在整個(gè)煙煤階段

9、都存在，甚至在無(wú)煙煤階段還有發(fā)現(xiàn)。默基在煤中的含量雖少，但隨煤化程度提高而減少的幅度不大，在不同煤化程度的煤中均有存在。 煤中的氧有相當(dāng)一部分以非活性狀態(tài)存在，主要是醒鍵和雜環(huán)中的氧。（三）含硫和含氮官能團(tuán)煤中的含硫官能團(tuán)與含氧官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)類似，包括硫醇、硫醍、二硫醍醍、硫釀及雜環(huán)硫等。煤中的氮含量一般在1%2%,主要以六元雜環(huán)、口比咤環(huán)或唾咻環(huán)等形式存在。此外，還有胺基、亞胺基、睛基、五元雜環(huán)口比咯及咔陛等。理論上，含硫和含氮官能團(tuán)隨煤化程度提高有減少趨勢(shì)，但由于煤有機(jī)質(zhì)中氮、硫含量不高，其他因素往往掩蓋了煤化程度的影響。但從一些數(shù)據(jù)也可以看出，氮含量隨煤化程度的提高而下降。四、連接基本結(jié)構(gòu)

10、單元的橋鍵煤的大分子是由若干基本結(jié)構(gòu)單元通過(guò)化學(xué)鍵連接而成的三維結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)單元之間的連接是通過(guò)次甲基鍵一 CH2一、一CH2 CH2一、一CH2CH2 CH2一;醒鍵一 O一 ;硫醒鍵一 S一、-S-S一;次甲基醒鍵一 CH2 0-、一 CH2-S一;芳香碳一碳鍵Car-Car,等橋鍵實(shí)現(xiàn)的。不同煤化程度煤的結(jié)構(gòu)單元模型見(jiàn)表3-3。從表3-3中可以看出，隨煤化程度的提高，煤分子的結(jié)構(gòu)單元呈規(guī)律性變化，側(cè)鏈、官能團(tuán)數(shù)量減少，結(jié)構(gòu)單元中縮合環(huán)數(shù)增加。五、煤中的低分子化合物在煤的縮聚芳香結(jié)構(gòu)中還分散著一些獨(dú)立存在的非芳香化合物，它們的相對(duì)分子質(zhì)量在500左右，可用普通有機(jī)溶劑如苯、醇等萃取出來(lái)。它們

11、的性質(zhì)與煤主體有機(jī)質(zhì)有很大的不同，通常稱它們?yōu)榈头肿踊衔?。煤中的低分子化合物?lái)源于成煤植物（如樹(shù)脂、樹(shù)蠟、菇烯等 卜成煤過(guò)程中形成的未參與聚合的化合物以及形成的低分子聚合物。低分子化合物與煤大分子主要通過(guò)氫鍵力和范德瓦耳斯力結(jié)合。煤中低分子化合物的含量一般不超過(guò)5%,但有的人認(rèn)為實(shí)際含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此數(shù)值，在褐煤和煙煤中，低分子化合物可達(dá)煤有機(jī)質(zhì)的10%23%。實(shí)際測(cè)值低是由于萃取時(shí)間短以及低分子化合物與煤的大分子結(jié)合太緊密而萃取不出來(lái)所致。煤中低分子化合物的含量雖然不多，但它們的存在對(duì)煤的黏結(jié)性能、液化性能等影響很大。煤中低分子化合物可分為兩類，即燒類和含氧化合物。 煤中的燒類主要是正構(gòu)烷燒，

12、此 外還有少量的環(huán)烷煌和長(zhǎng)鏈烯燒。含氧化合物有長(zhǎng)鏈脂肪酸、醇和酮、管醇類等?？飞癯煞州嬚?%指標(biāo)糠神成分輯征1%指標(biāo)干燥 (d)干燥無(wú)庾港征門(mén)C64. 576.2褐煤T14.34.9V40.845.9C72.976.7次煙煤H5,3S.6V4，543.6高揮鼓C77. 184.2H5. 15. 6分塞罐V36,539.9低揮發(fā)C83,8=分煙耀H機(jī)2V17. 5無(wú)煙煤*3-3不同螺化程度煤的建構(gòu)單元模型第二節(jié)煤的結(jié)構(gòu)模型為了解釋煤的性質(zhì)和煤炭加工轉(zhuǎn)化過(guò)程中的現(xiàn)象，人們?cè)噲D從煤的結(jié)構(gòu)上找答案。由于煤的非晶態(tài)和結(jié)構(gòu)的高度復(fù)雜性，目前尚不能了解煤大分子結(jié)構(gòu)的全貌。在這種情況下，以已經(jīng)獲得的煤結(jié)構(gòu)的信

13、息為基礎(chǔ)，建立煤結(jié)構(gòu)模型來(lái)研究煤。煤的結(jié)構(gòu)模型包括化學(xué)結(jié)構(gòu)模型和物理結(jié)構(gòu)模型。一、煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)模型建立煤的結(jié)構(gòu)模型是研究煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)的重要方法。煤的結(jié)構(gòu)模型是根據(jù)煤的各種煤結(jié)建立煤的結(jié)構(gòu)模型是研究煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)的重要方法。煤的結(jié)構(gòu)模型是根據(jù)煤的各種煤結(jié)構(gòu)的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行推斷和假想而建立的， 用來(lái)表示煤的平均化學(xué)結(jié)構(gòu)的分子圖示。 實(shí)際上， 這種分子模型并不是煤中真實(shí)分子結(jié)構(gòu)的實(shí)際形式，它只是一種統(tǒng)計(jì)平均的結(jié)果， 并不完全準(zhǔn)確。盡管如此，這些模型在解釋煤的某些性質(zhì)時(shí)仍然得到了成功應(yīng)用。（一）Fuchs 模型Fuchs模型是20世紀(jì)60年代以前提出的煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)模型的代表，圖3-1所示的模型是由德國(guó)科

14、學(xué)家 W. Fuchs提出并經(jīng)Van Krevelen在1957年修改過(guò)的模型。 這一時(shí)期對(duì)于煤結(jié) 構(gòu)的研究方法主要是化學(xué)法，得出的是一些定性的概念，而定量的數(shù)據(jù)較少，F(xiàn)uchs模型就是基于這種研究水平而提出來(lái)的。從圖中可以看出，該模型將煤描繪成由很大的蜂窩狀縮合芳香環(huán)和在其周?chē)我夥植贾院豕倌軋F(tuán)為主的基團(tuán)所組成，縮合芳香核很大，模型中沒(méi)有含硫結(jié)構(gòu)，含氧官能團(tuán)的種類不全面。總而言之，該模型比較片面，不能全面反映煤結(jié) 構(gòu)的特征。HI瑪 a t Furhy 整型e 如 Von KrcHtsn 修改下（二）Given 模型20世紀(jì)60年代以來(lái)，在煤的結(jié)構(gòu)研究中采用了各種新型的現(xiàn)代化儀器，如傅立葉

15、變換紅外光譜和高分辨率核磁共振波譜等，得到了更多更準(zhǔn)確的煤結(jié)構(gòu)信息，為更合理的煤結(jié)構(gòu)模型的提出奠定了基礎(chǔ)。英國(guó)的P.H. Given于20世紀(jì)60年代初提出了一種煤結(jié)構(gòu)模型，如圖3-2所示。這是一種低煤化程度煙煤（碳含量82%）的結(jié)構(gòu)，主要由環(huán)數(shù)不多的芳香核構(gòu)成。在這些環(huán)之間由氫化芳香環(huán)連接，構(gòu)成無(wú)序的三維空間大分子。該模型氮原子以雜環(huán)形式存但模型中在，含氧官能團(tuán)有羥基、 醍基等，結(jié)構(gòu)單元之間交聯(lián)鍵的主要形式是鄰位亞甲基。但模型中沒(méi)有硫的結(jié)構(gòu)，也沒(méi)有醍鍵和兩個(gè)碳原子以上的次甲基橋鍵。用3q用3q欖也（三）Wiser模型美國(guó)的W. H. Wiser于20世紀(jì)70年代中期提出的煤結(jié)構(gòu)模型（見(jiàn)圖3-

16、3）被認(rèn)為是比較全面合理的一個(gè)模型，該模型是針又年輕煙煤（碳含量82%83%）,它展示了煤大分子結(jié)構(gòu)的大部分現(xiàn)代概念，可以合理解釋煤的液化和其他化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)。該模型芳香環(huán)數(shù)分布較寬，包含了15個(gè)環(huán)的芳香結(jié)構(gòu)。模型中的元素組成與煙煤中的元素組成一致，其中芳香碳約占65%75%。模型中的氫大多存在于脂肪結(jié)構(gòu)中，如氫化芳環(huán)、烷基結(jié)構(gòu)和橋鍵等，而芳香氫較少。模型中含有酚、硫酚、芳基醛、酮以及含0、N、S的雜環(huán)結(jié)構(gòu)。模型中還含有一些不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，如醇羥基、氨基及竣基等。模型中結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵主要是短烷鍵 （ECHz+it）、觸鍵（0一 ）和硫醛（-S一）等弱鍵以及兩芳環(huán)直接相連的芳基碳碳鍵 （ArC-

17、CAr）。模型中還含有羥基、厥基、硫醇和暖吩等基團(tuán)。（四）本田模型如圖3-4所示，本田模型的特點(diǎn)是考慮了低分子化合物的存在，縮合環(huán)以菲為主，它們之間有較長(zhǎng)的次甲基鍵相連接。模型中氧的存在形式比較全面，但沒(méi)有考慮氮和硫的結(jié)構(gòu)。CH3圖3 T本川模耀Oh (JH用3-5 Shimi模嵯（五）Shinn模型如圖3-5所示，此模型是目前廣為人們接受的煤的大分子模型，是根據(jù)煤在一段和二段 液化產(chǎn)物的分布提出來(lái)的，所以又叫做反應(yīng)結(jié)構(gòu)模型。它以煙煤為對(duì)象，以相對(duì)分子質(zhì)量 10000為基礎(chǔ)，將考察結(jié)構(gòu)單元擴(kuò)充至C=661 ,通過(guò)數(shù)據(jù)處理和優(yōu)化，得出分子式為C66l H 561 0 74 N 11S6O該結(jié)構(gòu)假

18、設(shè)：芳環(huán)或氫化芳環(huán)單元由較短的脂鏈和醒鍵相連，形成大分子 的聚集體，小分子鑲嵌于聚集體孔洞或空穴中，可通過(guò)溶劑抽提萃取出來(lái)。二、煤的物理結(jié)構(gòu)模型煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)反映了煤的大分子中各原子之間的相互聯(lián)系，這些原子之間是通過(guò)化學(xué)鍵聯(lián)系起來(lái)的。煤的物理結(jié)構(gòu)是指分子間的堆垛結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu)。煤的孔隙結(jié)構(gòu)在第六章闡述。（一）Hirsch 模型1954年Hirsch利用雙晶衍射技術(shù)對(duì)煤的小角X衍射線漫射進(jìn)行了研究，認(rèn)為煤中有緊密堆積的微晶、分散的微晶、直徑小于500 nm的孔隙，據(jù)此建立了 Hirsch煤結(jié)構(gòu)模型。該模 型將不同煤化程度的煤劃分為三種物理結(jié)構(gòu)，如圖 3-6所示。(1)敞開(kāi)式結(jié)構(gòu)圖3-6(a):屬于

19、低煤化程度煙煤， 其特征是芳香層片小， 不規(guī)則的“無(wú) 定形結(jié)構(gòu)”比例較大。芳香層片間由交聯(lián)鍵連接，并或多或少在所有方向上任意取向，形成多孔的立體結(jié)構(gòu)。(2)液態(tài)結(jié)構(gòu)圖3-6(b):屬于中等煤化程度煙煤，其特征是芳香層片在一定程度上定向，并形成包含兩個(gè)或兩個(gè)以上層片的微晶。層片間的交聯(lián)大大減少， 故活動(dòng)性大。這種煤 的孔隙率小，機(jī)械強(qiáng)度低，熱解時(shí)易形成膠質(zhì)體。(3)無(wú)煙煤結(jié)構(gòu)圖3-6(c):屬于無(wú)煙煤，其特征是芳香層片增大，定向程度增大。由于縮聚反應(yīng)劇烈，使煤體積收縮并產(chǎn)生收縮應(yīng)力，導(dǎo)致形成大量裂隙。圖W6 Hirmdi模型圖W6 Hirmdi模型(二)交聯(lián)模型由Larsen等于1982年提出，

20、如圖3-7所示。此模型中，分子之間由交聯(lián)鍵連接，類似于 高分子化合物之間的交聯(lián)。這種模型很好地解釋了煤不能完全被溶解的現(xiàn)象。(三)兩相模型兩相模型又稱為主一客模型。此模型是由Given等1986年根據(jù)NMR氫譜發(fā)現(xiàn)煤中質(zhì)子的弛豫時(shí)間有快、慢兩種類型而提出的，如圖3-8所示。認(rèn)為煤中有機(jī)物大分子多數(shù)是交聯(lián)的大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為固定相 ；低分子因非共價(jià)鍵力的作用陷在大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，為流動(dòng)相。煤的多聚芳環(huán)是主體， 對(duì)于相同煤種主體是相似的，而流動(dòng)相小分子是作為客體摻雜于主體之中。采用不同溶劑抽提可以將主客體分離。在低階煤中，非共價(jià)鍵的類型主要是離子鍵和氫鍵；在高階煤中，兀-兀電子相互作用和電荷轉(zhuǎn)移力

21、起主要作用。（四）單相模型單相模型又稱締合模型，是Nishioka于1992年提出來(lái)的。他是在分析了溶劑萃取實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，認(rèn)為存在連續(xù)相對(duì)分子質(zhì)量分布的煤分子，煤中芳香族間的連接是靜電型和其他型的連接力，不存在共價(jià)鍵。煤的芳香族由于這些力堆積成更大的聯(lián)合體，然后形成多孔的有機(jī)質(zhì)，如圖3-9機(jī)質(zhì)，如圖3-9所示。三、煤結(jié)構(gòu)的綜合模型近年來(lái)，還有一些模型把煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)模型與物理結(jié)構(gòu)模型結(jié)合起來(lái)對(duì)煤進(jìn)行描述，它是近年來(lái)煤結(jié)構(gòu)模型的特點(diǎn)，主要有Oberlin模型（1989）和球（Sphere）模型（1990）。前者是Oberlin用高分辨率透射電鏡（TEM）研究煤結(jié)構(gòu)并結(jié)合Fuchs和Hirsh的工作提

22、出來(lái)的，其特點(diǎn)是稠環(huán)個(gè)數(shù)較多，最大有8個(gè)苯環(huán)，對(duì)煤中嚇咻白存在有重點(diǎn)描述；后者是Grigonew等用中具有20X射線衍射徑向分布函數(shù)法研究煤的結(jié)構(gòu)后提出來(lái)的，其最大特點(diǎn)是首次提出煤 中具有20第三節(jié)煤結(jié)構(gòu)的研究方法簡(jiǎn)介歸納起來(lái)，煤結(jié)構(gòu)的研究方法主要有三類，即物理研究法、化學(xué)研究法和物理化學(xué)研究法。一、物理研究法物理研究法主要是利用高性能的現(xiàn)代分析儀器，如紅外光譜儀、核磁共振儀、X射線衍射儀、掃描電鏡等對(duì)煤結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定和分析，從中獲取煤結(jié)構(gòu)的信息。表3-4列舉了各種現(xiàn)代儀器用于煤結(jié)構(gòu)研究及其提供的信息情況?？? 4各種現(xiàn)代儀器用于煤結(jié)構(gòu)研究及其提供的信息方法所提供的值息密度需定比表面視幫定小用X

23、射線微射（SAKS）計(jì)算機(jī)斷層掃描ten橫感共振成豫孔容、孔結(jié)構(gòu).氣悻啜附與擴(kuò)散、反應(yīng)特性電子段掃描日強(qiáng) 掃描隰道照律鏡壯丁M）原子力即微箍形板.襄面結(jié)拘.亂結(jié)構(gòu)、滿晶石膜結(jié)構(gòu)K射線桁射fXRD量外可臭光譜1UVW。紅外光沿（1幻一心皿力把港 楂微晶館ilhMMR） 愿融共振譜（ESR）微品結(jié)構(gòu).芳香鰭桁的大小與排列、鼻梗.盛子分布 芳杏結(jié)梅大小官能囿，脂肪和芳香結(jié)構(gòu).芳香度C原子及H原子分布、芳香度、第含芳香結(jié)構(gòu) 自由珞液度.未成對(duì)電子分布工光電子能譜（KPS）X射線喔收近邊結(jié)構(gòu)譜（XANE51原子的掠毒與成倒.雜原子絹分Moesbauer 譜含鐵早物原子尤普（發(fā)射,嚷收）K射線能灌（EDS

24、）礦物質(zhì)成分質(zhì)請(qǐng)曜原子數(shù)分布.碳輒化合物類電、相對(duì)分子質(zhì)電學(xué)方法f電阻率）半導(dǎo)體特性.芳香結(jié)構(gòu)大小的學(xué)方法雄化率）自由葦基屋光學(xué)方法折射率、反射率）煤化程度、芳香層大小與排列、化學(xué)研究法對(duì)煤進(jìn)行適當(dāng)?shù)难趸?、氫化、鹵化、水解等化學(xué)處理，對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析測(cè)定，并 據(jù)此推測(cè)母體煤的結(jié)構(gòu)。此外煤的元素組成和煤分子上的官能團(tuán)，如羥基、竣基、默基、甲氧基、醛鍵等也可以采用化學(xué)分析的方法進(jìn)行測(cè)定。三、物理化學(xué)研究法利用溶劑萃取手段，將煤中的組分分離并進(jìn)行分析測(cè)定，以獲取煤結(jié)構(gòu)的信息。第四節(jié)煤分子結(jié)構(gòu)理論的基本觀點(diǎn)經(jīng)過(guò)許多科學(xué)家的大量研究，雖然還沒(méi)有徹底了解煤分子結(jié)構(gòu)的全貌，但對(duì)煤的分子結(jié)構(gòu)也有了基本的和

25、較深入的認(rèn)識(shí)。以下是科學(xué)界公認(rèn)的幾個(gè)基本觀點(diǎn)。.煤是三維空間高度交聯(lián)的非晶質(zhì)的高分子縮聚物煤不是由均一的單體聚合而成，而是由許多結(jié)構(gòu)相似但又不完全相同的基本結(jié)構(gòu)單元通過(guò)橋鍵連接而成。結(jié)構(gòu)單元由規(guī)則的縮合芳香核與不規(guī)則的、連接在核上的側(cè)鏈和官能團(tuán)兩部分構(gòu)成。.煤分子基本結(jié)構(gòu)單元的核心是縮合芳香核縮合芳香核為縮聚的芳環(huán)、氫化芳環(huán)或各種雜環(huán)，環(huán)數(shù)隨煤化程度的提高而增加。碳含 量為70%83%時(shí)，平均環(huán)數(shù)為 2;碳含量為83%90%時(shí)，平均環(huán)數(shù)為35;碳含量大于 90%時(shí)，環(huán)數(shù)急劇增加，碳含量大于95%時(shí)，平均環(huán)數(shù)大于40。煤的芳碳率，煙煤一般小于0.8 ,無(wú)煙煤則趨近于1。.基本結(jié)構(gòu)單元上的不規(guī)則部分連接