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Part 3：煤的结构Coal structure 第三章：煤的结构Coal structure  第三章 煤的结构Coal structure Main contents： （1）煤分子结构是如何构成的？ （2）煤结构模型？ （3）煤分子结构理论 第二节 煤的大分子结构 1. 煤的大分子结构 macromolecular structure 煤是由分子量不同、分子结构相似但又不完全相同的一组“相似化合物”的混合物组成的。煤的结构十分复杂，一般认为它具有高分子聚合物(polymer)的结构，但又不同于一般的聚合物，它没有统一的聚合单体(monomer) 。 1.2．基本结构单元的不规则部分(oerdered part) 基本结构单元(Elementary structural units)的缩合环condensed rings/polymerized rings上连接有数量不等的: 烷基侧链alkyl side-chains/aliphatic side-chains 官能团functional groups 和桥键bridge bonds。 1.2.2? 官能团 functional groups 煤分子上的官能团主要是 （1）含氧官能团(Oxygen containing functional groups )，如： 羟基（–OH）hydroxyl；羧基（–COOH）carboxyl 羰基（C=O）carbonyl；甲氧基（–OCH3）methoxyl；氧醚etheric oxygen等。 煤中含氧官能团随煤化程度提高而减少。其中甲氧基消失得最快，在年老褐煤中就几乎不存在了；其次是羧基，到中等煤化程度的烟煤时，羧基已基本消失；羟基和羰基在整个烟煤阶段都存在，甚至在无烟煤阶段还有发现。 1.2.3 桥键 bridge bonds 煤的大分子是由若干基本结构单元连接而成，结构单元之间的连接是通过次甲基键－CH2－、－CH2－CH2－；醚键―O－；硫醚键－S－、 －S－S－； 次甲基醚键 －CH2－O－、－CH2－S－；以及芳香碳－碳键Car－Car等桥键实现的。 第三节 煤的结构模型Structure models 2、物理结构模型 2.1 Hirsch模型(Physical Structure models) Hirsch模型将不同煤化程度的煤划分为三种物理结构。 （1）敞开式结构Open： 属于低煤化度烟煤，其特征是芳香层片小(aromatic layer)，不规则的“无定形结构(amorphic/amorphous structure)”比例较大。芳香层片间由交联键(crosslink bonds)连接，并或多或少在所有方向上任意取向，形成多孔的(porous)立体结构。 2、物理结构模型 2.1 Hirsch模型(Physical Structure model) （2）液态结构liquid： 属于中等煤化度烟煤，其特征是芳香层片在一定程度上定向，并形成包含两个或两个以上层片的微晶(minicrystal)。层片间的交联大大减少，故活动性大。这种煤的孔隙率小，机械强度低，热解时易形成胶质体。 2、物理结构模型 2.1 Hirsch模型(Physical Structure model) （3）无烟煤结构Anthracite： 属于无烟煤，其特征是芳香层片增大，定向程度增大。由于缩聚反应(condensation reaction)剧烈，使煤体积收缩，故形成大量孔隙。 2.2 两相模型(Host-guest model) 两相模型又称为主—客模型。认为煤中有机物大分子多数是交联的大分子网络结构，为固定相(fixation/fixed phase) ；低分子因非共价键(covalent bond)力的作用陷在大分子网状结构中，为流动相(flowable phase) 。煤的多聚芳环是主体，对于相同煤种主体是相似的，而流动相小分子是作为客体搀杂于主体之中。采用不同溶剂抽提可以将主客体分离。在低阶煤中，非共价键的类型主要是离子键和氢键；在高阶煤中，?-?电子相互作用和电荷转移力起主要作用。 第四节????煤分子结构理论的基本内容 经过科学家的大量研究，虽然还没有彻底了解煤的分子结构，但对煤的分子结构有了一个较为准确的认识： (1) 煤分子是由多个基本结构单元构成的高分子 (2) 基本结