NH3对煤物理吸氧影响规律的量子化学研究

摘要

为探究矿井中NH3对煤吸附氧气的影响,通过建立吸附性能显著的含氮活性基团煤分子片段模型,运用量子化学包含色散矫正的密度泛函理论方法(DFT-D3)研究了煤分子分别与NH3和O2之间单独吸附的微观机理以及NH3和O2在煤表面共存条件下的相互依存关系.结果表明:煤对O2的物理吸附性小于NH3,煤与O2分子的吸附位置主要集中在—NH2侧链,煤的自燃氧化过程主要发生在—NH2侧链;煤与NH3和O2发生混合吸附时,NH3和O2分子在煤表面的吸附存在相互促进的作用,且NH3对煤分子吸附O2的促进作用要强于O2对煤分子吸附NH3的促进作用;当煤表面吸附NH3与O2的分子数之比为1～3时,NH3对煤吸附O2的促进作用随着O2分子数目的增加而不断增强;矿井中NH3的存在会促进煤对O2的吸附,加速煤的自燃氧化进程,进而影响电厂烟气抑制煤自燃的效果,因此,对于通入采空区的电厂烟气需有效控制烟气中氨气的含量.