您现在的位置:首页 > >

近红外光谱分析技术及其在煤化工行业中的应用_图文


理{^砥究

近红外光谱分析技术 及其在煤化工行业中的应用
◆王彩红林雄超董敏王永刚 【摘要】近红外光谱分析技术是光谱测量技术,化学计量学和基础测量技术的有机结合,可以快速,高效地对样品进行定性和定量分析. 本文介绍了近红外光谱分析技术的特点,并重点论述了其在煤化工行业中的应用.随着计算机技术的快速发展,近红外光谱已成为最有 效的分析测试技术之一. 【关键词】近红外光谱煤4L.x-
I引言 近红外(NIR)谱区是指介于可见区(VIS)和中红外{MIR)区之间的电 磁波.根据美国试验和材料协会(ASTM)规定,其波长范围为700— 2500nm.近红外光谱为分子振动光谱的倍频和组合频谱带,主要指含氢基 团(C—H.0一H,N—H,S—H)的吸收,包含了绝大多数类型有机物组成和 分子结构的丰富信息.由于不同的基团或同一基团在不同化学环境中的 吸收波长有明显差别,因此可以作为获取有机化合物组成或性质信息的有 效载体.近年来,近红外光谱法(NIRS)在仪器,软件和应用技术上获得了 高度发展,以高效和快速的特点异军突起.被誉为分析巨人. 2近红外光谱技术特点 现代近红外光谱分析是光谱测量技术,计算机技术,化学计量学技术 与基础测试技术的有机结合.近红外光谱之所以威为一种快速,高效,适 合在线分析的测试技术,是由其鲜明的技术特点决定的,主要表现在:I
l

煤炭直接液化
体和树脂体进行了分析测试,并采用红外光谱分谱技术,应用计算机曲线 拟合方法对其化学结构和生烃性进行了定量分析研究.结果表明镜质体 含有较高的C=O结构,而角质体和树脂体含有较高的脂肪烃(CH2+ CH3)结构,煤岩单组分化学结构特征决定了它们具有不同的生烃特征. 褚廷湘等对不同温度下的氧化煤样通过红外光谱分析其微观结构及特 征.得到煤样在不同低温氧化阶段的基团变化.从微观角度掌握煤样氧化过 程的变化规律.通过对唐口煤矿1302工作面煤样的低温氧化和红外光谱分 析.得到唐口煤矿煤样在低温氧化阶段的自燃倾向性和氧化过程中微观结构 的变化规律,该成果为制定矿井内火灾的防治技术提供了科学依据. 3.2近红外光谱分析技术在煤质分析中的应用 近红外光谱技术具有快速,在线,绿色,廉价等优势可以在不破坏煤样 的基础上同时对入厂电煤或入炉电煤的热值,水分,灰分及挥发分等进行 检测,也可以按产地对电煤进行实时模式分类.因此,有效地将近红外技 术应用在电煤在线快速检测上,一方面,可以解决传统化学方法费时,费力 的问题.效率提高显著;另一方面,相对于同类1射线产品价格便宜近十 倍,有助于广泛快速地推广.丁仁杰等通过对元宝山电厂实际用煤的实 验.介绍了结合偏最小二乘方法和近红外技术,对煤质指标:水分,灰分,挥 发分和热值等进行建模的过程,并证明了其可行性.同时针对电煤建模特 点,进一步介绍了先定性后定量建模预测的方法. 燃煤发热量是动力用煤的重要质量指标.也是锅炉运行的一个重要的 参考参数.在煤质的研究中,因发热量(干燥无灰基)随煤的变质程度成较 规律的变化.所以根据发热量可粗略地推测与变质程度有关的一些煤质特 征.如粘结性,结焦性等.因为近红外光谱分析方法对含C—H的有机物比 较敏感,而且发热量与挥发分之间有一定的相关性,所以从理论上讲,近红 外测发热量可行.李凤瑞等将近红外分析技术应用于煤质在线分析,对某 些标准煤样的近红外光谱进行了阅读分析,并采用多元线性回归方法对数 据进行分析和处理,建立了多元线性模型,由此得出煤质发热量的预测值 与人工化验标准值之间的相关系数为0.92.所建模型的定标标准差为
1.58.

1

分析速度快.由于光谱的测量过程一般可在lmin内完成,因此.通过建立 的校正模型可迅速测定出样品的组成或性质.(2)分析效率高.通过一次 光谱的测量和已建立的相应校正模型.可同时对样品多个组成或性质进行 测定.(3)使用方便.分析成本低.测试重现性好.(4)便于实现在线分析. 由于近红外光在光纤中良好的传输特性,通过光纤可以使仪器远离采样现 场,另外通过光纤也可测量恶劣或危险环境中的样品. 3近红外光谱分析技术在煤化工行业中的应用 煤炭作为我国的主要能源,对我国国民经济的发展起着极其重要的作 用.随着经济的发展和人民生活水平的不断提高,人们对于煤炭的利用和 研究也越来越广泛和深入.近年来.如何更加合理,洁净,有效地利用煤 炭,是目前煤化学研究领域中所面临的一个重要问题.由于近红外光谱分 析技术具有效率高,成本低等自身的优点而备受煤化学工作者的青睐. 3.1近红外光谱分析技术在煤化学结构研究中的应用 近年来很多学者对煤结构的研究虽已做了大量的基础工作.但仍然存 在一些争论,部分原因就是煤的非晶态及不均一结构.对煤中某些官能团 归属的确认及分析,对煤的反应性研究具有重要的理论和实用意义.随着 光栅红外的退出,傅立叶变换红外以其高分辨率和对数据的处理能力的大 幅提高.使以前一些含糊不清的,甚至有可能产生错误概念的结论被重新 确认和改写.FT—NIR分析技术采用模型化合物对标准浓度确定的方法. 对影响煤反应性的官能团进行定量分析,如煤中的烃基,芳氢与脂氢的比 例,煤中的含氧官能团,CH:的链长等方面.这一方法的优点是一旦有一条 高质量的标准曲线.对任一样品中官能团的浓度就可以快速准确地进行 标定. 琚宜文等应用傅里叶变换红外光谱(F11R)对不同类型构造煤结构成 分的应力效应进行了分析.结果表明在各类构造煤中.芳香结构,脂肪结 构以及含氧官能团的结构成分吸收频率几乎一致,但吸收峰的强度却不相 同,这正是在构造应力作用下构造煤变形程度及变形机制不同所引起的. 在低,中和高煤级变质变形环境形成的不同类型构造煤中,随着构造变形 的增强,富氢程度降低,富氧程度也越来越低,而缩合程度增高,但不同类 型构造煤结构成分的含量变化又有区别.该法应用于构造煤结构成分应 力效应的研究,取得了较满意的效果. 李荣西应用显微傅立叶红外光谱对一煤源岩样中的荧光镜质体,角质

3.3近红外光谱分析技术在煤炭转化产品分析中的应用 煤转化产物主要为烃类化合物,官能团为C—H.特别适合于做近红外 光谱分析.近红外光谱可以快速分析煤直接液化产品,液体产物以及精制 后馏分的组成及物化性质,如汽油的辛烷值(RON,MON),馏程,密度,雷氏 蒸汽压,汽油PIONA组成(链烷,异构烷,烯烃,环烷和芳烃),航煤冰点,柴 油凝点,十六烷值,闪点,沥青含量等. 张铭金等采用毛细管气相色谱/傅立叶变换红外光谱一色谱保留指数 (GC/I=TrIR—RI)联合解析技术,研究了高温煤焦油重油馏分的化学组成. 分别从重油馏分300—330℃和330—360.C中分离并鉴定出70和61种化 合物,了解到不同配煤工艺对煤焦油组成与性能的影响.从而获得了一些 有意义的结果,为煤焦油的集中加工和新产品开发提供了重要依据. 4结束语 近红外光谱在我国的发展较晚,经过仪器工作者的努力和与国外的交 流的曰益增多,特别是近年来在各领域的应用效益,人们对近红外光谱技 术的认识越来越来深刻,随着近红外光谱技术的进一步开发,其在我国的 应用越来越广泛.(下转第130页)

万方数据

37潮

学科教青

语文教学中创新教育的探究
◆徐海霞 【摘要】创新教育是21世纪教育的主题,也是培养创新思维,创新型人才的途径.小学语文是基础教育学科中的一门基础课,又是一r-I极 富情感,极具个性,极易激发想象和创造思维的学科.它在培养学生创新意识,创造思维,创新能力方面有独特的作用.文章探讨了语文 教学中的创新教育. 【关键词l语文教学创新教育探究
在新的课程教学理念指引下,语文教学课堂呈现出多模式,语文教学 不仅仅是局限在教会学生基础的语文知识,而是把语文课堂作为一个丰富 多彩的舞台,一个生活的浓缩片段,一个理想展翅的天空,学生在多模式下 的语文教学课堂中充分挖掘自己的潜能,培养自己的创造力,想象力,从被 动学会向主动学习转变. 一,情境式的语文教学 情境教学通过创设适宜的学习环境,使教学在积极的情感和优化的环 境中开展,让学生的情感活动参与认知活动,以期激活学习者的情境思维, 从而在情境思维中获得知识,培养能力,使以往简单的我教你听转变成一 种互动的教学模式. 1.激发情感 激励,唤醒,鼓舞学生.殷切地期待学生,坚信学生一定会成功,是真 正引导学生开启智慧大门的闪光的金钥匙.只有在教学中真心真意地爱 学生,才会给学生创造一个"海阔凭鱼跃,天高任乌飞"的良好成材环境. 在课堂中,充分运用语文的教学资源创设情境,引导学生在情境中愉快学 习,教师就会捕捉到每一位学生的"闪光点";多给学生鼓励,理解他们,公 平地对待他们,平易地,诚心地与他们交朋友,从而准确把握学生的情感脉 搏.因为学生会从教师的爱中获得信心,获得力量.这种信念往往转化为 一种积极向着教学目标的驱动力.例如:我在教《麻雀》一课时,当问到学 生老麻雀不顾自己的安危而于猎狗展开搏斗,你觉得老麻雀这种做法对 吗?如果你是老麻雀你会怎么做7有的学生回答"我觉得老麻雀做的不 对,它根本没考虑周全,它既救不了小麻雀连它自己的性命也会搭上.要是 我是老麻雀我不会这样做的."我对这位学生的回答做了肯定的评价.你说 的很有道理,考虑的很多,从另外一个角度来看待事情."而不是指出学生 这样回答不很好,而是在后面的教学中让学生融人情境,让学生知道老麻 雀之所以这么做,是因为有"爱"在行动里面,老麻雀才会奋不顾身的与猎 狗展开搏斗.这样教学既让学生在情境中了解了课文,又有了自信心,会 从多角度来思考问题. 2.训练感觉 创造在某种意义上是形象思维的产物.实践证明,感觉的训练,使学 生对周围世界日渐留心敏感.因而拓宽了他们进一步认识世界的通道,并 成为他们的创造力发展的重要基础.在教学中努力做到以充沛的感情,专 注的精神,丰富的想象,生动的语言,高度的概括力创设情境.从各方面感 染学生,使学生耳濡目染,激起学生学好语文的情绪. 3.融人情境,在体验的乐趣中陶冶情感 情境教学是一种创设典型场景,激起学生热烈的情绪,把情感活动与 认知活动结合起来的一种教学模式.这种教学模式,使教师与学生,教材 与学生,学生与学生之间进行情感互动.从而达到"以情动情"的效果.例 如:语文口语交际《我爱吃的水果》当中,我创设了"水果超级市场"的情境 环节,让学生把自己日常生活当中遇到的用到学习当中,自己推销自己的 水果.通过活动学生情绪高涨,达到了121语交际的学习目的. 因此,在教学中,教师应用生动,形象,准确,富有感染力的语言,为学 生创设情感画面,使学生积极,主动地进入角色,进行语言交流.鉴于小学 生的表演欲望较强,教学中,可以让学生在理解课文的基础上进行课堂表 演.表演的形式应多种多样,有个人表演,小组表演等.教师是学生的引 导者,合作者,一切好的机遇除了学生把握外,还要靠教师的精心创设,从 而不断提高学生的各种能力. 二,以质疑提问的语文教学 爱因斯坦说过:想象力比知识更重要.因为知识是有限的,而想象概 括着世界上的一切,推动着社会的进步,成为知识进化的源泉.学生的创 造力主要包括两方面.一方面是创新的精神,另一方面是创新的能力.课 堂是学生创造力成长的主要园地.课堂最重要的任务就是要激发引导学生 的想象力,在想象的基础上让学生发挥创造力,学生最大的乐趣也在于幻 想,每一个学生的心都是一个充满幻想和想象的神奇世界.教师的教学应 着眼于童心的释放,鼓励儿童好奇心的张扬,使创造力和想象力得到发展. 语文教学课堂中首先要发现教材中的创造性因素,培养学生的求异思 维.运用教材中的创造性因素.引导学生多角度,灵活地观察,分析问题, 就能提高他们创造性思维的能力.课堂中鼓励质疑,培养多向思维能力. 在创新教育的语文教学课堂中,疑问是课堂中打开知识大门的钥匙,学生 在课堂中,只要对知识有疑问都可以提出,老师还要鼓励学生多提问题,有 的教材中,往往一个学生对其中的一点提出疑问,还有更多的学生从多个 角度提出不同的问题.学生在根据不同的问题来分析,找出答案,从而培养 了学生的多向思维能力.例如:在学习《五彩池》当中.学生围绕五彩池为 什么会呈现出那么多的颜色展开了质疑,很多学生提出了不同的问题,我 让学生根据提的不同的问题展开小组讨论,自己研究出最正确的答案.学 生思维活跃.自主学习兴趣高. 反思: 情境的创设给学生提供了鲜活的感知材料,激起了孩子热烈的情绪和 强烈的表达欲望,而且9币生关系也变得十分融洽.情境教学是具有鲜明时 代性的教育,是从学生出发,尊重学生个性的教育,是充满审美及精神愉悦 的,适宜完整和谐的人的成长教育,既应答着时代的召唤.世界教育改革的 大潮.又充溢着中国东方审美和哲思的人文意趣,所以.我开始意识到学生 语言的学习必须借助于特定的情境的重要性.

(作者单位:平|i}I县萧江镇二小)

~…,p,",,^vw~+
[5]李荣西.煤源岩单组分化学结构及生烃性定量分析.石油实验地 质,2001,23(1):84—88. [6]褚廷湘,杨胜强,孙燕等.煤的低温氧化实验研究及红外光谱分析. 中国安全科学学报,2008,18(1):171—178. [7]丁仁杰,张笑.基于近红外光谱分析的电厂煤质分类快速检测方 法.2007.23(1):32—35. [8]李凤瑞,唐玉国,肖宝兰.应用近红外光谱分析技术测量煤质发热 量.电站系统工程,2004,20(3):19—20. f9]张铭金,沈士德,陈诵英.毛细管气相色谱/傅立叶变换红外光谱分 析高温煤焦油中的重油馏分.色谱,2000,18(3):241—247. (作者单化:叶ll目矿业人学<北京>化学与环境工程学院)

(上接第37页) 参考文献: [】]冯杰,李文英,李凡等.媒的结构与其反应性的关系[J].煤炭转化, 1996.19(2):1—8. [2]Flores D,Suarez R I,Iglesias M J,毗a1.Application of兀'lR
dentification of
some minerals present in the lignites

to

t}Ie

i—

from

Rio

Maior

(Portugal)[A].10th
Taiyuan:Shanxi

International Conference of

Coal

Science『C].

Science

and

Technology Press.1999.65—68. Aliphatic and Aro—

[3]Solomon
matic

P R,PobertM

C,Ftr—IR AnalysisofCoal

Hydrogen

Concentration[J].Fuel,1988,67:949—959.

[4]琚宜文,姜渡,侯泉林等.构造煤结构成分应力效应的傅里叶变换 红外光谱研究.光谱学与光谱析,2005,25(8):1216一1221.



130

万方数据

近红外光谱分析技术及其在煤化工行业中的应用
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 引用次数: 王彩红, 林雄超, 董敏, 王永刚 中国矿业大学<北京>化学与环境工程学院 商情 SHANGQING 2009,(1) 0次

参考文献(9条) 1.冯杰,李文英,李凡等.煤的结构与其反应性的关系[J].煤炭转化,1996,19(2):1-8. 2.Flores D,Suarez R I,Iglesias M J,et al.Application of FTIR to the identification of some minerals present in the lignites from Rio Major(Portugal)[A].10th International Conference of Coal Science[C].Taiyuan:Shanxi Science and Technology Press.1999.65-68. 3.Solomon P R,PobertM C,FT-IR Analysis of Coal Aliphatic and Aromatic Hydrogen Concentration[J].Fuel,1988,67:949-959. 4.琚宜文,姜波,侯泉林等.构造煤结构成分应力效应的傅里叶变换红外光谱研究.光谱学与光谱析 ,2005,25(8):1216-1221. 5.李荣西.煤源岩单组分化学结构及生烃性定量分析.石油实验地质,2001,23(1):84-88. 6.褚廷湘,杨胜强,孙燕等.煤的低温氧化实验研究及红外光谱分析.中国安全科学学报,2008,18(1):171-178. 7.丁仁杰,张笑.基于近红外光谱分析的电厂煤质分类快速检测方法.2007,23(1):32-35. 8.李凤瑞,唐玉国,肖宝兰.应用近红外光谱分析技术测量煤质发热量.电站系统工程,2004,20(3):19-20. 9.张铭金,沈士德,陈诵英.毛细管气相色谱/傅立叶变换红外光谱分析高温煤焦油中的重油馏分.色谱 ,2000,18(3):241-247.

相似文献(0条)

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_sq-zh200901032.aspx 下载时间:2010年1月13日



热文推荐
友情链接: 医学资料大全 农林牧渔 幼儿教育心得 小学教育 中学 高中 职业教育 成人教育 大学资料 求职职场 职场文档 总结汇报