The preliminary analysis of organo-metallic complexes in hard coals by infrared absorption spectroscopy

• Autorzy: Lewińska-Preis L. , Matuszewska A.

Warianty tytułu

PL

Wstępna analiza połączeń metalo-organicznych w węglach kamiennych za pomocą spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Assuming that the presence of oxygen groups has an effect on concentration of cations in organic matter of coals, the relations between absorbance values of bands at 1700, 1650, 1550, 1400 and 1260 cm-1 and concentrations of selected trace elements Ni, Co, Zn, Pb and also Fe were analysed in coal samples from the Upper Silesian coal basin. The increase of absorbance of bands at 1700 and 1650 cm-1 with the increase of concentrations of trace elements was attributed to possible attraction of these elements by polar groups C=O, with formation of complexes including also those of the chelate character. The increase of absorbance of bands at 1550 and 1400 cm-1 with the increase of concentration of trace elements was interpreted as a result of probable presence of complexes of salts of carboxylic acid on the type. The decrease of the intensity of the band at 1260 cm-1 with the increase of the total ash content of coal was observed with the simultaneous tendency of the total oxygen content (calculated as 100% - %C - %H = %O) to decrease. It may suggest a catalytic influence of mineral matter during destruction of some oxygen bonds of the C-O type. A relatively high concentration of ferric cations in organic matter of coals with higher aromatic condensation has partly been attributed to the possibility of formation by these ions of πcomplexes with π electrons of aromatic rings.

PL

Zakładając, że obecność ugrupowań tlenowych ma wpływ na koncentrowanie jonów metali w substancji organicznej węgli, przeanalizowano zależności między wartościami absorbancji pasm przy: 1700, 1650, 1550, 1400 i 1260 cm-1 i stężeniami wybranych pierwiastków śladowych: Ni, Co, Zn, Pb a także Fe. Wzrost absorbancji pasm przy 1700 i 1650 cm-1 ze wzrostem stężenia pierwiastków śladowych przypisano możliwości koncentrowania tychże pierwiastków przez polarne grupy C=O, z utworzeniem połączeń kompleksowych, w tym także o charakterze chelatów. Wzrost absorbancji pasm 1550 i 1400 cm-1 w tym kierunku zinterpretowano, jako rezultat prawdopodobnej obecności połączeń typu soli kwasów karboksylowych. Zaobserwowano obniżenie intensywności pasma przy 1260 cm-1 ze wzrostem całkowitej zawartości popiołu w badanych próbkach węgla, przy jednoczesnej tendencji spadku całkowitej zawartości tlenu (obliczonej z różnicy), co może tu sugerować katalityczny wpływ substancji mineralnej na rozkład niektórych połączeń tlenowych C-O. Stosunkowo wysoką koncentracją jonów żelaza w organicznej substancji węgli o wyższym stopniu kondensacji pierścieni aromatycznych powiązano częściowo z możliwością tworzenia przez te jony kompleksów typu π z elektronami π pierścieni aromatycznych.

Słowa kluczowe

EN

hard coal; trace elements; IR spectroscopy; organo-metallic complexes

PL

węgiel kamienny; spektroskopia absorpcyjna

• Wydawca: Mineralogical Society of Poland
• Czasopismo: Mineralogia
• Rocznik: 2000
• Tom: Vol. 31, iss. 2
• Strony: 47--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lewińska-Preis L.

• University of Silesia, Faculty of Earth Sciences, Department of Geochemistry, Mineralogy and Petrography, Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec, Poland

autor

Matuszewska A.

• University of Silesia, Faculty of Earth Sciences, Department of Geochemistry, Mineralogy and Petrography, Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec, Poland

Bibliografia

• BELLAMY L.J., 1957: The infrared spectra of complex molecules. (Russ. Ed.). Izd. Inostr. Lit., Moscow.
• BENALIOULHAJ S., TRICHET J., 1990: Comparative study by infrared spectroscopy of the organic matter of phosphate-rich and black shale. Org. Geochem. 16, 649-660.
• BREGER I.A., 1958: Geochemistry of coal. Econ. Geol. 53, 7, 823-841.
• BOUŚKA V., 1981: Geochemistry of coal. Academia, Prague.
• DISNAR J.R., TRICHET J., 1984: The influence of various divalent cations on the thermally induced evaluation of organic matter isolated from an algal mat. Org. Geochem. 6, 865-874.
• DROZDOVA T.V., EMELANOVA M.P., 1960: Wnutrikompleksnyje sojedinienija miedi s guminowymi kislotami. Dokłady Akademii Nauk SSSR, 131, 3.
• GOLDSCHMIDT V.M., 1935: Rare elements in coal ashes. Ind. Eng. Chem. 27, 9,1100-1102.
• GOLDSCHMIDT V.M., 1950: Occurrence of rare elements in coal ashes. Progress in Coal Science. Interscience, New York, 238-247.
• GRANIER C., MONTEIL G., TRICHET J., 1979: Relative behaviour of uranium and lead in some acidic and chelating environments. In: Origin and distribution of the elements. L.H.Ahrens (Ed.). Pergamon Press, Oxford, 667-671.
• JUDOVIC J.E., 1978: Gieochimija iskopajemych uglej. Izd. Nauka, Leningrad.
• KAZICYNA L.A., KUPLETSKA N.B., 1976: Metody spektroskopowe wyznaczania struktury związków organicznych. PWN, Warszawa.
• KIRJUTSHIN V.K., KRAJNOV S.R., PANTIELEJEW V.M., SZWIEC V.M., 1982: Organiczeskaja gieochimija wod i poiskowaja gieochimija. Izd. Nauka, Moskwa.
• KOWALSKA M., GÜLLER H., COCKE D.L., 1994: Interactions of clay minerals with organic pollutants. Sei. Total Envir. 141, 223-240.
• KRUSZEWSKA К., 1979: Ocena możliwości opracowania metody otrzymywania koncentratów maceralów węgla kamiennego o wysokiej czystości oraz sposobu porównywania wyników pomiarów refleksyjności z wynikami badań spektrofotometrycznych w podczerwieni. Praca Nr 543/79, IG-WNoZ, U.Ś1., Sosnowiec.
• LEWINSKA-PREIS L., 1992: Substancja organiczna jako nośnik pierwiastków śladowych w węglach kamiennych Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Ph. D. thesis. Uniwersytet Śląski, Sosnowiec.
• MANSKAJA S.M., KODINA L.A., 1975, Geochimija lignina. Izd. Nauka, Moskwa.
• MARCZAK M., 1985: Geneza i prawidłowości występowania pierwiastków śladowych w węglach złoża Chełm w Lubelskim Zagłębiu Węglowym. Prace Naukowe nr 748, Uniwersytet Śląski.
• MARTINEZ-TARAZONA M.R., MARTINEZ-ALONSO A., TASCON J.M.D., 1990a: Interactions between carboxyl groups and inorganic elements in Spanish brown coals. Fuel 69, 362-367.
• MARTINEZ-TARAZONA M.R., PALACIOS J.M., MARTINEZ-ALONSO A., TASCON J.M.D., 1990b: The OELERT H.H., 1967: Infrarot spectroskopische Gruppenanalyse an festen aromatischen Vielstoffgemischen. Ż. Anal. Chem. 231, 81-105.
• RIVAS B.L., SEGUEL G.V., 1999: Poly(acrylic acid-co-maleic acid)-metal complexes with cooper (II), cobalt (II), and nickel (II). Synthesis, characterization and structure of its metal chelates. Polyhedron 18, 2511-2518.
• SCHARPENSEEL H., 1967: Tracer investigation on synthesis and radiometric combination of soil organo--mineral complexes. Trans. Meeting Comm. II and IV of the ISSS. Aberdeen Sept. 1966, ISSS, 41-52.
• SHTSHERBINA V.V., 1956: Kompleksnyje sojedinienija i pierienos chimiczeskich elementów w zonie gipiergeneza. Gieochimija No 5 (in Russian).
• SWANSON V.E., HUFFMAN C., 1976: Guidelines for sample collecting and analytical methods used in U.S. Geological Survey for determining composition of coal. Geol. Surv. Circ. 735.
• VINKLER P, LAKATOS B., MEISEL J., 1976: Infrared spectroscopic investigations of humic substances and their complexes. Geoderma 15, 231 -242.
• ZABORIN A.S., KRASILNIKOWA L.G., 1988: Sostaw minieralnoj czasti uriupskowo burowo ugla. Chim. Twiord. Topi. 3, 105-110.
• ZUBOVIC P., SHEFFEY N.B., STADNICHENKO T., 1961a: Chemical basis of minor-element associations in coal and other carbonaceous sediments. U.S. Geol. Survey Prof. Paper 424D, D324.
• ZUBOVIC P., STADNICHENKO T., SHEFFEY N.B., 1961b: Geochemistry of minor elements in coals of the Northern Great Plains Coal Province. U.S. Geol. Survey Bull. 1117-A.
• ZUBOVIC P., 1966a: Minor element distribution in coal samples of the Interior Coal Province. In: Coal Science. Adv. Chem. Ser. 55, 232-247, Am. Chem. Soc., New York.
• ZUBOVIC P., STADNICHENKO T., SHEFFEY N.B., 1966: Distribution of minor elements in coals of the Appalachian Region. U.S. Geol. Survey Bull. 1117-B.
• characterization of organomineral components of low-rank coals, Fuel Process. Technol. 25, 81-87.