煤顯微組分螢光分析

用裝配有螢光裝置的顯微光度計測定煤中顯微組分螢光特徵的分析方法。它用以研究煤的組成、性質和成因，廣泛套用於烴源岩組成和成熟度評價，也用於煤的化學工藝性能研究。

基本介紹

• 中文名：煤顯微組分螢光分析
• 外文名：fluorescence analysis of coal maceral
• 學科：煤炭科學
• 內容：螢光強度、螢光變化和螢光光譜
• 設備：顯微光度計
• 套用：烴源岩組成和成熟度評價

介紹

褐煤及低、中煤化煙煤(R_o<1.50%)中的殼質組和一些鏡質組，在紫外光或藍光的照射下，能發出可見的螢光，其顏色、強度和光譜特徵主要取決於顯微組分種類和煤化程度。早在1936年，Schochardt就套用螢光觀察腐植煤，近20年，隨著具有螢光裝置的高靈敏度顯微光度計的問世，加快了顯微螢光分析方法的推廣和套用。

分析方法

煤的顯微螢光分析，包括對螢光強度、螢光變化和螢光光譜三方面的測試和參數計算。

螢光強度測定法

又稱單色螢光光度法。它與反射率測定法相似，是通過與標準樣的對比，確定待測顯微組分在一定波長上的螢光強度。目前通用的標樣是無罩鈾醯玻璃，以其螢光強度作為100%，將待測顯微組分的螢光強度與之對比，得出顯微組分的相對螢光強度。通常測取波長為546nm處的單色相對螢光強度，以I₅₄₆表示，適用於殼質組分螢光強度的測量。由於絕大部分腐植組(鏡質組)的螢光色主要分布在橙至紅區(波長>600nm)範圍內，在短波區內的螢光強度很弱，因而也可用波長為650nm處的單色相對螢光強度I₆₅₀表示。

大量研究資料表明，只有具有螢光的顯微組分，才具有形成液態烴的潛力。

螢光變化測定法

測定顯微組分的螢光強度隨激發光照射時間延長而改變的性質。1982年，K.Ottenjann總結出螢光強度變化曲線的三種類型： 螢光強度增加為正變化，減少為負變化，先減少後增加為負正變化 (圖1)。

三種螢光強度變化曲線

螢光光譜測定法

測繪螢光強度隨波長變化的分布曲線的方法。各種顯微組分的螢光光譜特徵不同;同一顯微組分，隨煤化程度增高，其螢光光譜特徵也不同。

用紫外光作為激發光源，可以獲得從400nm到700 (800) nm的全部可見光的完整螢光光譜分布曲線。用藍光(420nm)激發，可獲得450～700 (800)nm的螢光光譜分布曲線; 藍光激發對煙煤中發橙至紅色螢光顯微組分的觀察研究效果較好。

螢光光譜分布曲線的特徵，主要用螢光光譜曲線峰的波長值λ_max以及紅色螢光強度 (I₆₅₀)與綠色螢光強度(I₅₀₀)之比值，即紅綠商Q來表示(K.Ottenjann等，1975)。其確定方法見圖2。螢光光譜峰左右兩側相對強度為98%的兩個波長值(λ₁和λ₂)的算術平均值，即為光譜峰的波長λ_max。紅綠商Q是指波長分別為650nm和500nm處的相對螢光強度的比值，即Q=I₆₅₀/I₅₀₀。K. Ottenjann (1980)在研究鏡質組的螢光光譜時，發現其λ_max常大於650nm，因此建議對於鏡質組採用光譜峰的螢光強度(Iλ_max)與綠色螢光強度(I₅₀₀)之比值，即峰綠商Q_max=I_λmax/I₅₀₀表示更好。以上光譜參數已被納入國際標準化方法草案。

除上述光譜參數外，Van Gijzel (1978、1981) 又提出了峰位波長變化、半峰寬、不同色區面積比等參數，Crelling (1979)、Teerman等(1987)、Thompson等 (1987)、Martinez等 (1987)、中國肖賢明等(1991)也提出了不同波長區面積比等多種新的螢光參數。

螢光光譜測定

在螢光光譜測定過程中，必須注意測量條件的選擇和進行螢光光譜背景校正和儀器靈敏度校正，以獲取真實的螢光光譜分布曲線。

螢光光譜參數在煤化過程中會發生變化。孢子體是煤和烴源岩中常見顯微組分，隨煤化程度的增高，孢子體的螢光光譜峰波長λ_max幾乎成直線由短波段 (綠光)域移向長波段(紅光)域;而孢子體的光譜紅綠商Q向紅光波段域遷移更迅速(圖3)。

孢子體的λmax、Q值與Ro，m之間的關係