蒙脱石对含不同官能团有机质热解的影响及其机理:基于开放体系和封闭体系的模拟实验研究

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• 作者：刘红梅袁鹏刘冬周翔
• 会议时间：2014-10-01
• 关键词：催化剂 ; 蒙脱石 ; 阳离子交换法 ; 球磨法 ; 有机质热解
• 作者单位：刘红梅,袁鹏,刘冬(中国科学院矿物学与成矿学重点实验室,中国科学院广州地球化学研究所,广州,510640)周翔(中国科学院矿物学与成矿学重点实验室,中国科学院广州地球化学研究所,广州,510640;中国科学院大学,北京,100049)
• 母体文献：2014年全国矿物科学与工程学术会议论文集
• 会议名称：2014年全国矿物科学与工程学术会议
• 会议地点：南京
• 主办单位：中国矿物岩石地球化学学会
• 语种：chi
• 分类号：TU9;TQ6

摘要

蒙脱石是一种微晶高岭石也叫胶岭石,被认为是地层中与有机质生烃关系尤为密切的粘土矿物.作者的前期模拟生烃实验证实蒙脱石的层间域是重要的催化反应区域(Yuan,2013;Liu,2013).然而,有机质能否进入蒙脱石层间很大程度上取决于有机质的性质,如亲疏水性、离子交换性等,这些性质主要受有机质所带官能团的影响.如只带阴离子型基团的有机质(如脂肪酸和含磺基的有机质)难以进入蒙脱石层间,而带氨基以及其他阳离子型基团的有机质则容易以阳离子交换的形式进入层间.本文通过阳离子交换法和球磨法分别制备蒙脱石与上述有机质层间复合体(ALA、DA)和机械混合物(ALA、DA和LA)进行热解生烃实验,考察因有机质官能团不同所致与蒙脱石结合方式不同对热解机制影响。上述实验结果表明,蒙脱石催化有机质热解的过程与结果与有机质类型、界面反应发生位置以及反应环境均密切相关。蒙脱石层间B酸位促进含氨基有机质脱氨基以及碳–碳键断裂,带羧基的有机质在蒙脱石的L酸位催化下发生脱羧基。蒙脱石的层间域比层外表面对有机质热解的影响更明显。开放体系下,蒙脱石的层间域既可能由于B酸位的存在成为有机质(如ALA)热解的催化场所,亦可能因层间域的阻滞作用,延缓有机质(DA)的热解;封闭体系中,蒙脱石能明显增加有机质的总气态烃产率,且位于层间域的有机质热解产率更高。与常压高温开放体系相比,高温高压封闭体系更有助于促进蒙脱石与有机质之间的作用。对于前者,有机物本身性质以及反应发生位置(蒙脱石层外或层间)起关键作用;对于后者,反应环境(反应时长和密闭空间)为制约有机质热解的主要因素。