Көмүр гангы; көмүр кенжилиги жана йыкама операциялеринден кийин гериде калан, минерал пунктлерле бирликте артык көмүр жана күкүртлү компонентлер ичеребмененн каты атыктыр. Ачык тармакта узак мөөнөт деполандыгында йагмур сууйу ганг йыгынынын үчүнден кечерек минераллери чөзебилир, көңдөй түзүлүшүны өзгөртиребилир жана йүзейдеки киммыйзамл груплары дөнүштүребилир. Бул изилдөө, йагышы таклит еден динамик личленменин жогорку күкүртлү көмүр гангынын төмөн сыжаклыктаки оксидасйонуну жана өзлигинден йанма егилимини насыл еткменендигини инжелемиштир.

Сханxи штатиндеки бир көмүр кенинден алынан нумунелер, саф сууйла 3, 6, 12, 24, 48 жана 96 күн бойунжа личленмиштир. Айры бир эксперимент грубунда нумунелер алты күн бойунжа пХ 7, пХ 5 жана пХ 4 эритмелерине маруз быракылмыштыр. Гөзенек түзүлүшсы төмөн сыжаклыкта Н₂ адсорпсийону, йүзей кимйасы FTIR, газ олушуму сыжаклык програмлы оксидасйон, күтле жана ысы өзгөримлери TG-DSC, энергия барийерлери исе Жоатс–Редферн кинэтикалык талдооийле маанилендирилмиштир.

Натыйжалар, личленменин еткисинин догрусал олмадыгыны гөстермиштир. Гөзенек агы жана өзгүл беттик аянт мурда гелишмиш, болжол менен 48 күнде ен жогорку деңгээле улашмыш, дагы узак личленмеде исе чоң көзенеклерин чөкмеси жана инже чөкелтмененрле долмасы себепийле гермененмиштир. Өзгүл беттик аянт 48 күнде 9,323 м²/г мааниине улашмыштыр. Хам нумунеде 45,44 нм олан орталама көзенек чапы, 96 күн аягында 38,71 нм’йе дүшмүштүр.

Хидроксил, кычкылтек камтыган жана ароматик хидрокөмүртек груплары да 48 күнде ен жогорку деңгээле чыкмыштыр. Бул үч грубун FTIR тепе аланлары хам нумуненин сырасыйла 8,7, 10,2 жана 7,6 катына улашмыштыр. Алифатик хидрокөмүртек груплары исе дагы эрте, 24 күнде тепе йапмыштыр.

Гөзенек өнүгүшү жана реактиф йүзей групларындаки өсүш, кычкылтекин ганг парчажыкларынын үчүне ташынмасыны жана төмөн сыжаклык оксидасйонуну хызландырмыштыр. 48 күнлүк нумунеде кесикшме ноктасы сыжаклыгы 168,4 °Ж’йе дүшмүш, жалпы ысы салымы 733,1 Ж/г’а йүкселмиш жана кычкылтек адсорпсийону ашамасындаки гөрүнүр активасйон энергияси 72,53 кЖ/мол’е гермененмиштир. Бул энергия барийери хам ганг мааниинин болжол менен %64’үдүр.

Зайыф кислотали пХ 5 эритмеси, хидроксил жана карбоксил групларыны артырарак төмөн сыжаклык оксидасйонуну саф сууйа боюнча бир миктар кувветлендирмиштир. Буна каршылык пХ 4 деңгэколундаки күчтүү кислота, реактиф органик түзүмдөрүн жана йүзей групларынын чөзүнмесине же бөлүнүүсына себеп олмуш; жалпы ысы салымыны 608,0 Ж/г’а дүшүререк хам нумуненин 624,6 Ж/г мааниинин алтына индирмиштир.

Изилдөө, йагмур жана кислотали сызынты сууйунун көмүр гангы йыгынларында йангын рискини гана нем саглайарак эмес; көзенеклери, кычкылтек ташынымдуулукыны, йүзей кимйасыны жана реакция кинетигини бирликте өзгөртиререк еткмененйебмененжегини көрсөтөт. Бирок экспериментлер лаборатувар колонкаларында йүрүтүлмүштүр. Герчек йыгынлардаки сыжаклык градйанлары, микробийал еткинлик, дүзенсиз йагыш, хава акымы жана нем ташынымдуулукы түздөн-түз модельленмемиштир.

Көмүр гангы себеп өзлигинден йанабилир?

Көмүр гангы тамамен йанмаз минерал пунктден олушмаз. Ичинде артык көмүр, сабит көмүртек, учужу органик бмененшиклер жана пирит сыяктуу күкүртлү минераллер булунабилир. Бул компонентлер атмосферик кычкылтекле йаваш бичимде тепкимейе гиререк ысы үретир.

Йыгынын үреттиги ысы айланайе жетиштүүнже хызлы актарыламазса сыжаклык гидерек йүкселир. Дүшүк сыжаклыкта башлайан оксидасйон, критик бир сыжаклык ашылдыгында хызланабилир жана гөрүнүр алев олушмадан мурда узак мөөнөтн бир өз өзне ысынма мезгили пайда болушу мүмкүн.

Изилдөөдө инжеленен хам ганг нумунесинин бмененшими бул техлике жагынан көңүл буруу чекижидир:

Йүксек күл катышы нумуненин чоң бөлүмүнүн минерал пунктден олуштугуну гөстерсе де %26,28 сабит көмүртек, %14,32 учужу пункт жана %6,529 күкүрт; оксидасйон жана ысы үретими үчүн өнемли миктарда реактиф компонент булундугуна ишарет етмектедир.

Личленме не анлама гелмектедир?

Личленме, сууйун бир каты малземенин үчүнден кечэрте чөзүнүр минераллери, ийонлары жана киммыйзамл үрүнлери чөзерек ташымасыдыр. Ачык тармактаки ганг йыгынларында йагмур сууйу үст йүзейден гирер, парчажыклар арасындаки бошлуклардан мененрлер жана йыгынын алтындан сызынты сууйу катары чыкар.

Бу мөөнөтч гангын түзүлүшсында бирбирине зыт өзгөрүүликлер олуштурабилир:

• Карбонат жана кил минераллеринин чөзүнмеси йени бошлуклар жана чатлаклар олуштурабилир.
• Капалы көзенеклерин бирбирине багланмасы кычкылтек кечишини колайлаштырабилир.
• Органик түзүмдөрүн үзерини өртен минерал табака узаклашарак реактиф көмүртек йүзейлерини ачыга чыкарабилир.
• Су жана кычкылтек, хидроксил, көмүртекил жана карбоксил сыяктуу актиф групларын олушумуну артырабилир.
• Чок узак мөөнөтли же күчтүү кислотали личленме, реактиф түзүмдөрүн чөзүнмесине жана чоң көзенеклерин чөкмесине себеп болушу мүмкүн.

Ошондуктан йагмурун гангы гана ыслаттыгыны же хер кошулда согуттугуну варсаймак йетерли эмес. Су чекилдиктен жана нумуне кайра хавайла темас еттиктен кийин өзгөрмиш көңдөй түзүлүшү дагы күчтүү кычкылтек ташынымдуулукына йол ачабилир.

Изилдөөнын негизги сорусуу недир?

Изилдөөжылар үч корреляцияйы айны изилдөө үчүнде түшүндүрмөйа чалышмыштыр:

1. Личленме мөөнөтси жана эритме пХ’ы көңдөй түзүлүшүны насыл өзгөртирир?
2. Бу өзгөрим, ганг йүзейиндеки реактиф фонксийонел груплары насыл дөнүштүрүр?
3. Гөзенек жана йүзей кимйасындаки дөнүшүм кычкылтек керектөөине, газ олушумуна, ысы салымына жана өзлигинден йанма кинетигине насыл йансыр?

Өнжеки изилдөөлар чогунлукла нумунелерин белирли мөөнөт бойунжа сууйа тамамен батырылдыгы статик далдырма экспериментлерине дайанмыштыр. Бирок герчек йагышта суу мөөнөткли бирикмек йерине малземенин үчүнден кыймыл едер. Изилдөөнүн динамик дамлатмалы системи, бул акышы лаборатувар өлчегинде темсил етмейи амачламыштыр.

Нумунелер насыл хазырланмыштыр?

Ганг нумунелери Кытайдын Сханxи штатиндеки Xинзхоу бөлгесинде булунан бир көмүр кенинден алынмыштыр. Нумунелер кычкылтекле эрте тепкимейи чек араландырмак амажыйла инерт атмосфер алтында кырылмыш, өгүтүлмүш жана куру катары еленмиштир.

Дөрт парчажык грубу хазырланмыштыр:

Хер тане өлчөөу айры катары сыныфландырылмыш, хава кечирмез каплара конмуш жана экспериментлере чейин капалы бичимде сакланмыштыр.

Динамик лич эксперименти насыл курулмуштур?

Эксперимент дүзенеги өзел түзүлүшм дамлатма жихазы, акыш айарлайыжы, лич борулары, хунмененр, дестек плакасы жана атык суюктуктук жалпыа танкындан олушмуштур. Шеффаф акрилик колонкаларын ич чапы 53 мм, дыш чапы 55 мм жана жогоркулиги 15 жм’дир.

Хер колонкаун табанына болжол менен 2 жм куварс куму йерлештирилмиштир. Бунун үзерине ен чакантен ен бүйүге догру дөрт парчажык сыныфынын хер биринден 25 г конмуштур. Бөйлеже бир колонкада жалпы болжол менен 100 г ганг пайдаланылган.

Xинзхоу бөлгесинин жыллык орталама йагышы негизги алынарак жалпы жыллык лич хажми 999 мЛ катары кабул едилмиштир. Хер уйгуламада колонкаа 83 мЛ эритме, 1 мЛ/дак хызла маалыматлмиш жана операция 24 саатте бир текрарланмыштыр.

Эксперимент груплары нелердир?

Лич операцияи тамамланан нумунелер мурда 48 саат бойунжа тепсмененрде хавайла курутулмуш, ардындан 40 °Ж’де 48 саат вакум алтында курутулмуштур. Бөйлеже дагы кийинки оксидасйон экспериментлеринде сербест сууйун түздөн-түз еткиси азбилдирилген жана личленменин олуштурдугу калыжы структуралык өзгөрүүликлер изилденген.

Гөзенек түзүлүшсы насыл өлчүлмүштүр?

Хер нумусебеп болжол менен 0,8 г алынарак Autosorb-iQ физиксел адсорпсийон жихазында талдоо едилмиштир. Нумунелер өлчөөден мурда 80 °Ж’де 12 саат вакум алтында газдан арындырылмыштыр.

• Адсорпланан газ: Азот
• Өлчүм сыжаклыгы: 77 К
• Багыл басынч аралыгы: P/P₀ = 0,001–0,995
• Адсорпсийон ноктасы: 30
• Десорпсийон ноктасы: 30
• Өзгүл беттик аянт: BET модельи
• Топлам көзенек хажми: BJH модельи
• Гөзенек өлчөөу дагылымы: DFT модельи

Адсорпсийон егрмененри не көрсөтөт?

Бүтүн нумунелерин азот адсорпсийон-десорпсийон егрмененри IUPAC сыныфландырмасына боюнча Тип ЫВ(а) бичиминдедир. Бул шекил, түзүлүшнын агырлыклы катары мезокөзенеклерден олуштугуну жана микрокөзенек каткысынын да булунабмененжегини көрсөтөт.

P/P₀ маании 0–0,4 аралыгындайкен азот молекүллери чакан көзенеклере долмуш жана адсорпланан миктар догрусал олмайан бичимде арткантыр. Йаклашык 0,4 мааниинден кийин адсорпсийон менен десорпсийон коллары бөлүнгөнтыр.

Егрмененрде гөрүлен Х2(а) типи хистерезис халкасы “mürekkep şişesi” бичиминдеки көзенеклере ишарет етмектедир. Бул көзенеклерде ич бошлук гениш, дышарыйа ачылан бойун исе дагы дардыр. P/P₀ маании 0,9’у аштыгында капмененр йогунлашма себепийле адсорпланан азот миктары хызла йүкселмиштир.

Гөзенек агы заманла насыл өзгөрмиштир?

Личленме мөөнөтси арттыкча өзгүл беттик аянт жана жалпы көзенек хажми мурда йүкселмиш, 48 күнде ен жогорку деңгээле улашмыш жана дагы кийин азайгантыр. Өзгүл беттик аянтнын ен жогорку маании 9,323 м²/г катары өлчүлмүштүр.

Орталама көзенек чапы исе генел катары күчүлмүштүр:

• Хам ганг: 45,44 нм
• 96 күнлүк нумуне: 38,71 нм

Сүрөт 4’те сары түркүклар жалпы көзенек хажмини, турунжу түркүклар өзгүл беттик аянтны, мави чизги исе орталама көзенек чапыны көрсөтөт. 24–48 күнлүк мисаллерде түркүкларын йүкселмеси жана мави чизгинин дүшмеси, чоң бошлуклардан чок саныда дагы чакан микро жана мезокөзенек олуштугуну дестеклемектедир.

Илк жана орта мезгил: көзенек ачылмасы

12–48 күн арасында чөзүнебилир көмүртекатлар жана щелочьы кил минераллери узаклашмыш, чатлаклар генишлемиш жана капалы бошлуклар бирбирине багланмыштыр. Йени микро жана мезокөзенеклерин олушмасы, кычкылтекин темас едебмененжеги беттик аянтны артырмыштыр.

Геч мезгил: көзенек даралмасы жана долма

48–96 күн арасында узак мөөнөтли суу кечиши щелочьы чоң көзенеклерин чөкмесине себеп олмуш, ташынан инже парчажыклар да бошлуклары кысмен долдурмуштур. Ошондуктан беттик аянт жана жалпы хажим дүшмүш, орталама көзенек чапы дагы да күчүлмүштүр.

Бунунла бирликте 96 күнлүк нумуненин өзгүл беттик аянт хâлâ хам гангдан жогоркутир. Демек кеч мезгилдеки гермененме түзүлүшнын тамамен баштапкы абалына дөндүгү маанисин билдирбейт.

Аситлик көзенеклери насыл еткмененмиштир?

Аситли эритмелер көмүртекат сыяктуу минераллерин чөзүнмесини хызландырмыш, өзгүл беттик аянтны жана жалпы көзенек хажмини артыррасаен орталама көзенек өлчөөуну азалтмыштыр. Изилдөө, өзелликле алсыз кислотали кошулларын чок саныда чакан көзенек олуштурдугуну маанилендирмектедир.

Бирок гана көзенек санынын артмасы өзлигинден йанма рискини белирлемемектедир. пХ ошол эле учурда йүзейдеки органик фонксийонел груплары өзгөртирмиш жана пХ 5 менен пХ 4 арасында фарклы киммыйзамл натыйжалар олуштурмуштур.

FTIR талдоои насыл герчеклештирилмиштир?

Нумунелерин йүзей кимйасы VERTEX 80В FTIR спектрометресийле изилденген. Ганг жана КБр, 1:180 күтле катышында карыштырылмыш жана 20 МПа басынч алтында 10 дакика тутуларак таблет абалына гетирилмиштир.

• Толкун саны аралыгы: 400–4.000 жм⁻¹
• Спектрал чөзүнүрлүк: 4 жм⁻¹
• Тарама саны: 32
• Тепе айрыштырма программалык камсыздооы: PeakFit

Дөрт спектрал бөлге айры катары маанилендирилмиштир:

Фонксийонел груплар заманла насыл өзгөрмиштир?

Дөрт ана фонксийонел груп да мурда арткан, дагы кийин азайгантыр. Ошондой болсо да тепе заманлары айны эмес:

Илк 48 күнде суу жана кычкылтекин ортак еткиси йүзей оксидасйонуну артырмыштыр. Алкоголь жана фенол түзүмдөрү аркылуу хидроксил груплары олушмуш; бунларын бир бөлүмү естер, етер, алдехит жана карбоксил сыяктуу кычкылтекли түзүлүшлара дөнүшмүштүр.

Айны мезгилде кычкылтек ароматик искелетлере салдырарак щелочьы Ж–Ж багларыны кырмыш жана дагы реактиф парчалар олуштурмуштур. Су филминин олуштурдугу шишме, алифатик чынжырлерле ароматик чекирдеклер арасындаки стерик енгели азалтмыш жана узак алифатик чынжырлерин бөлүнүүсыны колайлаштырмыштыр.

48–96 күн арасында экинчи оксидасйон чоң өлчүде тамамланмыш, чөзүнебмененн оксидасйон үрүнлери акышла узаклаштырылмыш жана ароматик түзүмдөрүн ажыроосы девам етмиштир. Ошондуктан фонксийонел груп миктарлары дүшмүш, бирок 96 күнлүк мисаллерде бменен хам ганг севийесинин үзеринде калган.

Фонксийонел груплар себеп йангын рискини еткмененр?

Хидроксил, көмүртекил жана карбоксил сыяктуу кычкылтекли груплар, төмөн сыжаклыкларда кычкылтеки киммыйзамл катары баглайабмененжек актиф меркезлердир. Оксиженин бул бөлгелере жабышуусы карарсыз пероксит ара үрүнлери жана сербест радикаллер олуштурабилир.

Бу ара үрүнлерин бөлүнүүсы йени радикаллер жана ысы мейдана гетиререк чынжырлеме оксидасйон реакцияларыны дестеклер. Гөзенеклерин кычкылтеки ичери ташымасы физиксел йолу, фонксийонел групларын кычкылтекле тепкимейе гирмеси исе киммыйзамл йолу олуштурур.

Изилдөө, кычкылтек камтыган групларла ароматик түзүмдөрүн бирликте чогалмасыны “жуп aktif merkez” олушуму катары чечмелейт. Бул ики меркез, кычкылтекин хем тутулмасыны хем де көмүртек искелетийле тепкимейе гирмесини хызландырабилир.

пХ 5 жана пХ 4 себеп фарклы натыйжа вермиштир?

Зайыф кислотали пХ 5

пХ 5 кошулунда хидроксил, алифатик хидрокөмүртек жана кычкылтек камтыган фонксийонел групларын миктары арткан; ароматик хидрокөмүртек катышы азайгантыр. Изилдөөжылар буну алкоголь, фенол жана карбоксил олушумунун хызланмасы жана ароматик түзүмдөрүн оксидативдик хидроксиласйонуйла ачыкламыштыр.

Бу йүзей кимйасы, төмөн сыжаклыкта кычкылтек жабышуусун жана ысы үретимини саф сууйла личленен нумунейе боюнча бир миктар артырмыштыр.

Гүчлү кислотали пХ 4

пХ 4 кошулунда бүтүн ана фонксийонел групларын жалпы ичериги хам ганг деңгээлинин алтына дүшмүштүр. Гүчлү кислота, ароматик искелетлерин жана йан чынжырлерин дагы мененри бөлүнүүсына, чөзүнүр үрүнлерин нумусебеп узаклашмасына жана актиф меркезлерин кайбына йол ачмыштыр.

Натыйжа катары пХ 4 йени көзенеклер олуштурабилмесине рагмен оксидасйон үчүн герекли киммыйзамл меркезлери азалтмыш жана өзелликле жогорку сыжаклыктаки жалпы йанма зомбулукини баскыламыштыр.

Сыжаклык програмлы оксидасйон эксперименти насыл түзүлүшлмыштыр?

Хер экспериментде 50 г нумуне, ZRD-III програмланабилир түп фырына йерлештирилмиштир. Нумуне 40 °Ж’ден 230 °Ж’йе чейин 0,8 °Ж/дак хызла ысытылмыштыр. Чыкыш газы хер 10 °Ж өсүшта мисалленмиш жана GC-4000A газ кроматографыйла талдоо едилмиштир.

Башлыжа изленен көрсөткүчтөр шунлардыр:

• Чыкыштаки О₂ миктары: Оксижен керектөөини көрсөтөт.
• ЖО олушуму: Дүшүк сыжаклык оксидасйонунун карактеристик үрүнлеринден биридир.
• Ж₂Х₄ олушуму: Органик йан чынжырлерин бөлүнүүсы жана оксидасйонун мененрлемеси укуккында билим маалыматр.

Оксижен керектөөи насыл өзгөрмиштир?

0–48 күнлүк личленме сырасында генишлейен мезокөзенеклер жана артан физиксел адсорпсийон аланлары, 120 °Ж’нин алтындаки бөлгеде О₂ төмөндөөүнүн хам нумунейе боюнча болжол менен %2–3 дагы эрте башламасына себеп болгон.

Бу натыйжа, кычкылтекин дагы төмөн сыжаклыкта ганг тарафындан түкетилмейе башландыгыны көрсөтөт. Гөзенек агы кычкылтек ташынымдуулукыны колайлаштыррасаен артан актиф груплар киммыйзамл адсорпсийону хызландырмыштыр.

96 күнлүк мисалте фонксийонел груп кайбы себепийле кычкылтек керектөөи алсызламыш жана чыкыштаки О₂ миктары кайра йүкселмиштир. Буга карабастан маанилер тамамен хам нумуне деңгээлине дөнмемиштир; корунмуш мезокөзенек агы киммыйзамл еткинлик кайбыны кысмен телафи етмиштир.

ЖО жана Ж₂Х₄ натыйжалары не көрсөтөт?

48 күнлүк личленмеден кийин:

• Ен жогорку ЖО концентрацияи хам гангын 1,39 катына чыкмыштыр.
• ЖО тепе сыжаклыгы 15 °Ж дагы төмөн бир сыжаклыга каймыштыр.
• Ж₂Х₄ илк гөрүлме сыжаклыгы 110 °Ж’ден 90 °Ж’йе дүшмүштүр.
• Ж₂Х₄ тепе концентрацияи болжол менен %18 арткантыр.

Бу дөрт өзгөрим оксидасйонун дагы эрте башладыгыны жана төмөн сыжаклыкта дагы күчтүү алдыга жылганын дестеклемектедир.

96 күнлүк нумунеде Ж₂Х₄ баштапкы сыжаклыгы 105 °Ж’йе йүкселмиш жана ЖО миктары азайгантыр. Бирок Ж₂Х₄ тепе маании хам гангын үзеринде калган.

Аситли кошулларда газ олушуму насыл өзгөрмиштир?

пХ 5 кошулунда төмөн сыжаклыктаки О₂ керектөөи арткан жана ЖО үретими йүкселмиштир. Ж₂Х₄ 90 °Ж’де гөрүлмейе башламыш, тепе концентрацияи пХ 7 грубундан %12 дагы жогорку болгон.

180 °Ж’нин үзеринде исе реактиф групларын дагы эрте түкетилмеси себепийле О₂ жана ЖО егрмененринин өзгөрим хызы йавашламыштыр. Ошондуктан пХ 5’ин еткиси сыжаклыга баглыдыр: төмөн сыжаклык оксидасйонуну артыррасаен жогорку сыжаклыкта реактиф булакларын дагы эрте түкенмесине себеп болушу мүмкүн.

пХ 4 грубунда ЖО миктары бүтүн сыжаклык аралыгында пХ 7 грубунун алтында калган. Ж₂Х₄ илк кез 110 °Ж’де гөрүлмүш жана концентрацияи нөтр личленмиш нумусебеп төмөн болгон. Бул натыйжа күчтүү асидин реактиф йан чынжырлери жана фонксийонел груплары азалттыгыны дестеклемектедир.

70 °Ж’де кычкылтек керектөө хызы насыл эсептелген?

Макаладе 70 °Ж’деки кычкылтек керектөө хызы шу багынтыйла эсептелген:

\[ R_{O_2,70}=\frac{Q_{in}\,\varphi_{in}}{22400\,S\,L}\ln\left(\frac{\varphi_{in}}{\varphi_{out}}\right) \]

Бурада:

• Р_О₂,70: 70 °Ж’де кычкылтек керектөө хызыдыр.
• Q_ин: Гириш хава дебисидир жана 96 мЛ/дак катары айарланмыштыр.
• φ_ин: Гириш хавасындаки кычкылтек хажим катышыдыр.
• φ_оут: Чыкыш газындаки кычкылтек хажим катышыдыр.
• С: Нумуне кабынын кесикт аланыдыр.
• Л: Ганг табакасынын жогоркулигидир.
• 22400: Газ хажми менен мол миктары арасындаки дөнүшүмде колдонулган коэффициентдыр.

Чыкыштаки кычкылтек катышы азалдыкча логарифмдик терим бүйүмекте жана хесапланан керектөө хызы йүкселмектедир.

Кесишме ноктасы сыжаклыгы нейи көрсөтөт?

Кесишме ноктасы сыжаклыгы, нумуненин үреттиги ысыйла айланайе кайбеттиги ысы арасындаки денгейи темсил еден бүтүнлешик бир өзлигинден ысынма көрсөткүчсидир. Даха төмөн сыжаклык, нумуненин дагы эрте ысы бириктиребилдигине жана өзлигинден йанмайа дагы йаткын экенина ишарет етмектедир.

Өзетте 168 °Ж катары йуварланан маани, натыйжа бөлүмүнде 168,4 °Ж катары маалыматлмиштир.

Кендилигинден йанма индекси Ы насыл йорумланмыштыр?

Изилдөөдө бүтүн нумунелерин Ы индексинин 600–1.200 арасында экени жана өлчөнө турган өзлигинден йанма егилими ташыдыгы белгиленген. Бул изилдөөнүн кулландыгы сыныфландырмада дагы төмөн Ы маании дагы жогорку тобокелдик анламына гелмектедир.

• 48 күнлүк нумуне: Ы = 801,6; ен төмөн маани жана ен жогорку тобокелдик
• 96 күнлүк нумуне: Ы = 924,1; риск азайган бирок хам нумусебеп жогорку калган
• пХ 4 нумунеси: Ы = 975,7; хам ганг мааниине йаклашмыштыр
• пХ 5 нумунеси: пХ 7 контролүнден болжол менен %7 дагы төмөн Ы маании

Ыкма ноту: PDF’де бул индексин ачык хесап теңдемеси, коэффициентлары жана сыныфландырма ешиклери маалыматлмемиштир. Ошондуктан Ы маанилеринин көз карандысыз катары кайра хесапланмасы учурдагы метинле мүмкүн эмес.

TG-DTG талдоои насыл түзүлүшлмыштыр?

Йаклашык 10 мг нумуне Ал₂О₃ крозейе йерлештирилмиш жана хава атмосферинде 20 °Ж’ден 800 °Ж’йе чейин 10 °Ж/дак хызла ысытылмыштыр. Хава дебиси 100 мЛ/дак катары айарланмыштыр.

ТГ егриси нумуненин күтлесиндеки өзгөрими, DTG егриси исе бирим заманда герчеклешен күтле кайбы хызыны көрсөтөт.

Алты карактеристик сыжаклык нейи ифаде етмектедир?

Бу сыжаклыклара боюнча мөөнөтч беш ашамада маанилендирилмиштир:

1. Т₁–Т₂: Нем бухарлашмасы
2. Т₂–Т₃: Оксижен адсорпсийону жана күтле өсүшы
3. Т₃–Т₄: Термал айрышма
4. Т₄–Т₆: Йанма
5. Т₆ кийинсы: Түкенме

TG-DTG натыйжаларында себеп 24 күн өне чыкмактадыр?

Т₁, Т₂, Т₅ жана Т₆ сыжаклыклары личленме мөөнөтсийле мурда азайган, дагы кийин йүкселмиш жана ен төмөн деңгээллерини 24 күнлүк нумунеде гөстермиштир. Бул өлчүтлер жагынан 24 күнлүк нумуне оксидасйон булаклы тутушма мөөнөтжине ен хызлы гирен мисалтир.

Максимум күтле кайбы хызы да мурда йүкселмиш, кийин дүшмүштүр. Лич колдонулган бүтүн нумунелерин азами күтле кайбы хызы хам гангдан жогоркутир. Бул абал сабит көмүртекун йанма ашамасында дагы хызлы окситлендигини көрсөтөт.

0–48 күн арасында нем бухарлашмасы ашамасы кысалрасаен кычкылтек адсорпсийону жана күтле өсүшы ашамасы узамыштыр. Гөзенек өнүгүшү адсорпланмыш сууйун жана учужу компонентлерин дагы колай чыкмасыны сагламыш; актиф групларын чогалмасы исе кычкылтекле тепкиме мөөнөтсини узатмыштыр.

24 жана 48 күнлүк натыйжалар бирбирийле челишийор му?

Там катары челишмемектедир; фарклы экспериментлер фарклы мөөнөтчлери өлчмектедир:

• TG-DTG карактеристик сыжаклыкларынын бир бөлүмү 24 күнлүк мисалте ен төмөн чыкмыштыр. Бул натыйжа, белирли жогорку сыжаклык реакция ашамаларынын дагы эрте герчеклештигини көрсөтөт.
• Гөзенек аланы, щелочьы актиф фонксийонел груплар, төмөн сыжаклык кычкылтек керектөөи, жалпы ысы салымы жана кычкылтек адсорпсийону активасйон энергияси 48 күнлүк мисалте ен рискли деңгээле улашмыштыр.

Долайысыйла 24 күн, щелочьы термалдык кечишлерин ен эрте герчеклештиги нокта; 48 күн исе төмөн сыжаклык оксидасйону жана жалпы ысы үретиминин бирликте ен күчтүү экени нокта катары маанилендирмененбилир. Макаланин генел сонужу ен жогорку бүтүнлешик өзлигинден йанма егилимини 48 күнлүк нумунейе вермектедир.

Аситли личленме TG-DTG ашамаларыны насыл өзгөртирмиштир?

Аситле личленен мисаллерде хам ганга боюнча Т₂ жана Т₆ дүшмүш; Т₄ жана Т₅ исе йүкселмиштир. Максимум күтле кайбы хызы жана жалпы күтле кайбы, саф сууйла личленен мисаллерден дагы төмөн калган.

Аситли ортам көзенек өнүгүшүни жана учужу пункт чыкышыны артырарак төмөн сыжаклык ашамаларыны өне чекмиш, бирок сабит көмүртек жана күкүртлү минераллерин бир бөлүмүнү чөзерек жогорку сыжаклыктаки йанма зомбулукини азалтмыштыр.

Бу жуп йөнлү етки пХ 5 грубунда дагы белиргин, пХ 4 грубунда исе актиф компонент кайбы себепийле дагы баскылайыжыдыр.

DSC егрмененри не көрсөтөт?

DSC, нумуненин ысы алып вермесини түздөн-түз излемиштир. Бүтүн мисаллер бензер ашамалы егри шекиллери гөстермиш; бирок ендотермик жүрүм-турумтан екзотермик жүрүм-турума кечиш личленмиш мисаллерде дагы төмөн сыжаклыклара каймыштыр.

350 °Ж’нин алтында личленмиш нумунелерин ысы акышы хам гангдан жогоркутир. Бул натыйжа, төмөн сыжаклык оксидасйонунун гүчлендигини дестеклемектедир.

пХ 5 өрнеги 350 °Ж’нин алтында пХ 7 өрнегинден дагы жогорку ысы акышы гөстермиштир. Буна каршылык 400 °Ж’нин үзериндеки екзотермик тепелер кислотали мисаллерде күчүлмүш; пХ 4 өрнегинин тепеси хам гангын алтына инмиштир.

Топлам ысы салымы насыл өзгөрмиштир?

48 күнлүк өрнегин жалпы ысы салымы хам нумусебеп 108,5 Ж/г, йани болжол менен %17,4 дагы жогоркутир. 96 күнлүк мисалте маани 655,2 Ж/г’а дүшмүш, бирок хам нумуненин 624,6 Ж/г мааниинин үзеринде калган.

пХ 5 нумунеси, айны мөөнөт бойунжа саф сууйла личленен 6 күнлүк нумуненин 675,8 Ж/г мааниинден сыраз дагы жогорку олан 683,7 Ж/г жалпы ысы үретмиштир. пХ 4 нумунесинин 608,0 Ж/г маании исе хам гангын алтындадыр.

Оксидасйон кинетиги насыл эсептелген?

Активасйон энергияси жана өн-үстел фактор Жоатс–Редферн ешитлигийле эсептелген:

\[ \ln\left[\frac{G(\alpha)}{T^2}\right]=\ln\left(\frac{AR}{\beta E}\right)-\frac{E}{RT} \]

Бурада:

• Г(α): Сечмененн реакция меканизмасы фонксийонудур.
• α: Дөнүшүм катышыдыр.
• Т: Мутлак сыжаклыктыр, К.
• Р: Евренсел газ сабитидир, 8,314 Ж·мол⁻¹·К⁻¹.
• А: Өн-үстел фактордүр, дак⁻¹.
• β: Ысытма хызыдыр, К/дак.
• Е: Гөрүнүр активасйон энергиясидир, кЖ/мол.

Денклемин догрусал уйумунда егим −E/R менен корреляциятуудир. Даха төмөн активасйон энергияси, реакцияун башламасы үчүн дагы төмөн энергия енгели жана дагы күчтүү төмөн сыжаклык оксидасйон егилими анламына гелмектедир.

Реаксийон меканизмасы личленмейле өзгөрмиш мидир?

Изилдөөжылар докуз йайгын газ-каты реакция меканизмасы фонксийонуну экспериментерек хер ашама үчүн ен ылайык уйуму сечмиштир.

Оксижен адсорпсийонунун биринчи дережеден 1,5 дережейе кечмеси, узак личленмейле реакцияун гана киммыйзамл меркез санына эмес, көзенек агы үчүндеки кычкылтек ташынымдуулукына да дагы күчтүү бичимде багымлы хâле гелдигини көрсөтөт.

Активасйон энергияси насыл өзгөрмиштир?

Оксижен адсорпсийону жана күтле өсүшы ашамасында бүтүн личленмиш нумунелерин активасйон энергияси хам гангдан төмөнтүр. Ен төмөн маани 48 күнлүк нумунеде өлчүлмүштүр:

Е = 72,53 кЖ/мол

Бу маани хам гангын энергия барийеринин болжол менен %64’үне каршылык гелмектедир. Башка бир ифадейле, 48 күнлүк личленмеден кийин төмөн сыжаклык оксидасйонунун башламасы үчүн герекен гөрүнүр энергия енгели болжол менен %36 азайгантыр.

Пиролиз ашамасындаки активасйон энергиялери 79,01–83,29 кЖ/мол сыяктуу дар бир аралыкта калган. Бул натыйжа личленменин пиролиз ашамасыны чектелген өлчүде еткменендигини жана бул ашаманын агырлыклы катары сыжаклык тарафындан контрол едилдигини көрсөтөт.

Йанма ашамасындаки активасйон энергияси мөөнөтйле мурда йүкселмиш, 48 күнде ен жогорку деңгээле улашмыш жана 96 күнде гермененмиштир. Бул өсүш төмөн сыжаклык оксидасйонунун алсызладыгы маанисин билдирбейт. Изилдөө, личленмейле чогалан кычкылтекли жана ароматик түзүмдөрүн йанма ашамасына дагы көп катылмасынын жогорку сыжаклыктаки гөрүнүр энергия ихтийажыны өзгөртирдигини маанилендирмектедир.

Өнермененн бүтүнлешик меканизма недир?

1. Минерал чөзүнмеси жана көзенек кайра түзүлүшланмасы

Су көмүртекатлары жана кил минераллерини чөзерек бошлук жана чатлаклар олуштурур. Өнжеден капалы көзенеклерин багланмасы, кычкылтекин ганг парчажыкларынын дагы дерин бөлгелерине ташынмасыны колайлаштырыр.

2. Реактиф органик йүзейлерин ачыга чыкмасы

Минерал капламалар узаклаштыкча дагы мурда минерал табакаларын алтында калан органик көмүртек түзүмдөрү атмосферик кычкылтекле түздөн-түз темас едер.

3. Актиф фонксийонел групларын олушмасы

Su-кычкылтек еткмененшими алифатик йан чынжырлердеки жана көмүр искелетиндеки алсыз баглары кырар. −ОХ, Ж=О жана −COOH сыяктуу кычкылтек камтыган груплар чогалыр.

4. Киммыйзамл кычкылтек адсорпсийону

Актиф груплар төмөн сыжаклыкта кычкылтеки тутарак карарсыз перокситлер жана сербест радикаллер олуштурур. Бул мөөнөтч оксидасйон чынжыр реакцияларынын энергия енгелини дүшүрүр.

5. Ысы бирикими

Даха ийи кычкылтек ташынымдуулукы менен дагы хызлы йүзей реакцияу бирликте чалышарак кычкылтек керектөөини, ЖО жана Ж₂Х₄ олушумуну жана жалпы ысы салымыны артырыр.

6. Ашыры личленмеде гермененме

Личленме критик мөөнөтнин өтесине кечтигинде көзенек чөкмеси, инже парчажыкларла долма жана реактиф органик үрүнлерин кайбы башлар. Гүчлү кислота де актиф көмүртек искелетлерини жана фонксийонел груплары азалтыр. Бөйлеже оксидасйон еткинлиги дүшер; бирок көңдөй түзүлүшү баштапкытан дагы гелишмиш калдыгы үчүн риск тамамен ортадан калкмаз.

Еркен эскертүү жана саха башкарууи жагынан не ифаде етмектедир?

Изилдөө, йагыштан хемен кийинки жогорку нем мезгилинин жалгыз өзү маанилендирилмесинин йетерли олмадыгыны көрсөтөт. Су йыгындан сүзүлдүктен жана малземе кайра курудуктан кийин дагы ачык бир көзенек агы жана дагы реактиф йүзей кимйасы калабилир.

Лаборатувар натыйжалары өзелликле орта мөөнөтли личленме кийинсы мезгилин изленмеси геректигине ишарет етмектедир. Бирок 24 же 48 күнлүк ешиклер түздөн-түз бүтүн саха йыгынларына уйгуланамаз. Герчек мөөнөт; йагыш миктары, тане өлчөөу, йыгын жогоркулиги, хава кечиргенлиги, сыжаклык, пирит миктары жана мекемеа хызыйла өзгөребилир.

Меканизмайа дайалы бир эрте эскертүү йаклашымында шу көрсөткүчтөр бирликте изленебилир:

• Йыгын ичи сыжаклык жана сыжаклык өсүш хызы
• Чыкыш хавасындаки О₂ азайышы
• ЖО жана Ж₂Х₄ сыяктуу карактеристик газларын гөрүнмеси
• Сызынты сууйунун пХ маании
• Йагыштан кийинки мекемеа мөөнөтси
• Йыгын үчүндеки хава акымы жана кечиргенлик

Изилдөө бул излеме системини сахада тест етмемиштир; гана ханги физиксел жана киммыйзамл өзгөркенлерин эрте эскертүүда маанилүү олабмененжегине илишкин меканистик маалымат сагламактадыр.

Изилдөөнүн күчтүү жактари нелердир?

• Статик сууйа далдырма йерине йагыш акышыны таклит еден динамик дамлатмалы колонка системи пайдаланылган.
• 3–96 күн арасындаки гениш мөөнөт аралыгы, көзенек өнүгүшү менен кеч мезгил гермененмесинин бирликте гөрүлмесини сагламыштыр.
• пХ 7, пХ 5 жана пХ 4 салыштыруусы алсыз жана күчтүү асидин фарклы еткмененрини айырмыштыр.
• Гөзенек түзүлүшсы, йүзей кимйасы, карактеристик газлар, термалдык жүрүм-турум жана кинэтикалык энергия барийерлери айны эксперимент дизиси үчүнде изилденген.
• Хам нумуне жана бүтүн операция груплары айны курутма проседүрүнден кечирилмиштир.
• DSC менен жалпы ысы салымы санысал катары эсептелген.
• Оксижен адсорпсийону, пиролиз жана йанма ашамалары үчүн айры кинэтикалык меканизмалар маанилендирилмиштир.
• Гөзенек өнүгүшү, актиф груп олушуму жана активасйон энергияси арасындаки корреляция бүтүнлешик бир меканизмайла ачыкланмыштыр.

Изилдөөнүн чектелгенлыклары нелердир?

• Изилдөө укукем маанилендирмесинден кечмемиш бир препринттир.
• Экспериментлер герчек ганг йыгыны йерине 15 жм жогоркулигиндеки лаборатувар колонкаларында түзүлүшлмыштыр.
• Герчек йыгынлардаки сыжаклык градйанлары, хава акымы, сыкышма, дүзенсиз тане дагылымы жана нем гөчү түздөн-түз темсил едилмемиштир.
• Микробийал еткинлик жана фарклы ийонлар камтыган герчек кислота кен дренажы инжеленмемиштир.
• Йалнызжа бир гана кен сахасындан алынан жогорку күкүртлү ганг пайдаланылган.
• Экспериментсел текрар сажылары белиртилмемиштир.
• Графиклерде хата чубуклары, стандарттык четтөөлар же ишеним аралыклары жок.
• Груплар арасында статистикалык маанилүүлык тести рапорланмамыштыр.
• Гөзенеклерле фонксийонел групларын себеп-натыйжа илишкисини түздөн-түз гөстерен йеринде микроскобик гөрүнтүлеме жасалган эмес.
• пХ экспериментлери гана алты күнлүк личленме үчүн герчеклештирилмиштир; пХ менен мөөнөт арасындаки там еткмененшим араштырылмамыштыр.
• Кендилигинден йанма индекси Ы үчүн ачык хесап теңдемеси маалыматлмемиштир.
• Лич суюктуктуксындаки чөзүнмүш минераллер жана елементлер айрынтылы бичимде рапорланмамыштыр.
• Эксперимент 24 саатте бир текрарланан дүзенли дамлатмайа дайаныр; герчек йагышларын мөөнөт жана зомбулук өзгөркенлиги темсил едилмемиштир.
• Натыйжалар саха өлчекли йангын башлангыжы же герчек тутушма мөөнөтсийле тастыкталган эмес.

Изилдөөнүн дестекледиги натыйжалар

• Динамик личленме инжеленен жогорку күкүртлү гангын көзенек агыны белиргин бичимде өзгөртирмиштир.
• Өзгүл беттик аянт жана көзенек хажми 48 күне чейин арткан, дагы кийин гермененмиштир.
• Хидроксил, кычкылтекли жана ароматик груплар 48 күнде ен жогорку деңгээле улашмыштыр.
• Личленмиш бүтүн мөөнөт груплары хам нумусебеп дагы жогорку төмөн сыжаклык оксидасйон еткинлиги гөстермиштир.
• 48 күнлүк нумуне ен төмөн кесикшме ноктасы сыжаклыгына, ен жогорку жалпы ысы салымына жана ен төмөн кычкылтек адсорпсийону активасйон энергиясине сахип болгон.
• Зайыф кислотали пХ 5, төмөн сыжаклык оксидасйонуну нөтр личленмейе боюнча бир миктар кувветлендирмиштир.
• Гүчлү кислотали пХ 4, актиф фонксийонел груплары жана жалпы ысы салымыны азалтмыштыр.
• Чок узак личленме риски азалтмыш, бирок нумунейи хам ганг деңгээлине тамамен дөндүрмемиштир.

Изилдөөнүн канытламадыгы натыйжалар

• Бүтүн көмүр гангы түрлеринин там катары 48 күн кийин ен жогорку тобокелдике улашажагы канытланмамыштыр.
• Хер кислотали йагышын же сызынты сууйунун йангын рискини артыражагы сөйленемез.
• пХ 4 уйгуламасынын сахада ишенимли же уйгуланабилир бир йангын өнлеме ыкмаи экени гөстерилмемиштир.
• Лаборатуварда өлчүлен 168,4 °Ж маании герчек бир ганг йыгынынын түздөн-түз тутушма сыжаклыгы катары кулланыламаз.
• Йагмурун хер заман ганг йыгыныны ысыттыгы же хер йагыштан кийин йангын мейдана гележеги сонужуна улашыламаз.
• Изилдөө агыр метал салымы, токсик газларын саха концентрацияи же инсан таасирленүүини сандык катары өлчмемиштир.
• Өнермененн меканизма фарклы кенлерден гелен төмөн күкүртлү же мененри дережеде айрышмыш гангларда тастыкталган эмес.
• Гөзенек өнүгүшү менен фонксийонел груп олушуму арасындаки молекулярдык йол түздөн-түз көзленмемиштир.

Изилдөөнүн Ыкмаи жана Жыйынтыктары

Текник ыкма өзети

Ана жыйынтыктарын текник өзети

Изилдөөнүн бүтүн өлчөөлери бирликте маанилендирилдигинде ен жогорку бүтүнлешик төмөн сыжаклык оксидасйон жана өзлигинден йанма егилими 48 күнлүк личленме кошулунда байкалган. Ошондой болсо да TG-DTG’де щелочьы карактеристик сыжаклыкларын 24 күнде ен төмөн олмасы, рискин бир гана көрсөткүчйле эмес бирден көп термалдык, киммыйзамл жана кинэтикалык өлчүтле маанилендирилмеси геректигини көрсөтөт.

Булак жана Ыкма Ноту

Изилдөөнүн там оригиналдуу ады: Еффежт оф Леажхинг он тхе Оxидативе Спонтанеоус Жомбустион Жхаражтеристижс оф Жоал Гангуе

Йазарлар жана PDF’деки сыралары: Йаqи Qин; Жхенгйуе Ли; Xуйао Qи; Жинху Ли; Хаининг Qи.

Еш биринчи йазар же тең салым: PDF’де белиртилмемиштир.

Сорумлу йазар: Xуйао Qи.

Мекемесал корреляциялар:

1. Кей Лабораторй оф Гас анд Фире Жонтрол фор Жоал Минес, Сжхоол оф Сафетй Енгинееринг, Жхина Университй оф Мининг анд Тежхнологй, Xузхоу, Кытай.
2. Стате Кей Лабораторй оф Жоал Мине Дисастер Превентион анд Жонтрол, Жхина Университй оф Мининг анд Тежхнологй, Xузхоу, Кытай.
3. Сжхоол оф Сафетй Енгинееринг, Жхина Университй оф Мининг анд Тежхнологй, Xузхоу, Кытай.
4. Жоллеге оф Сафетй Сжиенже анд Енгинееринг, Анхуи Университй оф Сжиенже анд Тежхнологй, Хуаинан, Кытай.
5. Жоллеге оф Сафетй Сжиенже анд Енгинееринг, Xинжианг Ынституте оф Енгинееринг, Xинжианг, Кытай.

Yazar-мекеме ешлешмелери: Йаqи Qин, Жхенгйуе Ли жана Xуйао Qи: Жхина Университй оф Мининг анд Тежхнологй бүнйесиндеки илк үч мекеме; Жинху Ли: Анхуи Университй оф Сжиенже анд Тежхнологй; Хаининг Qи: Xинжианг Ынституте оф Енгинееринг.

DOI: 10.2139/ссрн.6945186

Дерги: Укукемли бир дерги ады же кабул билимси бул сүрүмде йер алмамактадыр.

Йайын платформу: SSRN.

Өзкүн йайыневи: Укукемли дерги йайыневи билимси догруланамамыштыр. Белге SSRN препринт кайдыдыр.

Белге жылы: SSRN библийографик жазууларында 2026 тарихли препринт катары гөрүнмектедир; PDF’де так гөндерим күнү ачыкча йазылмамыштыр.

Булак түрү: Динамик лич экспериментлери, көзенек жана йүзей кимйасы карактеризасйону, сыжаклык програмлы оксидасйон, термалдык талдоо жана кинэтикалык модельлеме камтыган лаборатувар өлчекли препринт изилдөө макаласи.

Укукемлик абалы: Бул изилдөө укукем маанилендирмесинден кечмемиштир.

Ресмî SSRN корреляциясы:https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=6945186

DOI корреляциясы:https://doi.org/10.2139/ssrn.6945186

Фон дестеги: Натурал Сжиенже Фоундатион оф Жиангсуу Провинже (BK20240104), Сжиенже &амп; Тежхнологй Фундаментал Ресоуржес Ынвестигатион Програм (2025FY101700), Натионал Кей Ресеаржх анд Девелопмент Програм оф Жхина (2024YFC3909302) жана National Natural Science Foundation of China (52574297).

Чыкар чатышмасы: Йазарлар билинен мали чыкар же адамсел илишки булунмадыгыны бейан етмиштир.

Вери еришими: Вермененрин талеп үзерине сагланажагы белгиленген.

Бу Түркче макала, йүкленен 40 бетлык PDF’нин метни, денклемлери, эксперимент параметрелери, таблолары, адсорпсийон жана FTIR графиклери, газ концентрацияи егрмененри, TG-DTG/DSC профиллери жана кинэтикалык натыйжалары инжеленерек хазырланмыштыр. PDF дышында йени бир экспериментсел табылга, саха йангыны маалыматси же саламаттык сактоо еткиси сонужу екленмемиштир. Дыш текшерүү гана DOI жана SSRN булак кимлигинин контролү үчүн пайдаланылган.

Изилдөөнүн негизги чектелгенлыклары; экспериментлерин лаборатувар өлчегинде йүрүтүлмеси, гана бир гана жогорку күкүртлү ганг кайнагынын инжеленмеси, эксперимент текрарларынын жана статистикалык белгисиздиклерин рапорланмамасы, пХ-мөөнөт еткмененшиминин там факторийел бичимде араштырылмамасы жана натыйжаларын герчек ганг йыгынларында азырынча догруланмамыш олмасыдыр.

Препринт эскертүүсы: Бул изилдөө укукем маанилендирмесинден кечмемиш бир препринттир; жыйынтыктары көз карандысыз саха жана лаборатувар текшерүүларына ихтийач дуймактадыр.