| 摘 要： | 选取一个含II型干酪根的页岩样品,使用一系列化学分级提取方法对其进行分级,得到原始干酪根(BK)、溶剂处理干酪根(SEK)级分、分别在20°C、40°C和60°C温度条件下连续提取碱溶性干酪根(EKs)级分和碱难溶性干酪根(RK)级分。应用一系列表征手段包括元素分析、稳定碳同位素组成分析、X射线光电子光谱、表面积和孔径分析以及先进的固态核磁共振技术对这些不同干酪根级分进行了系统地表征,着重探讨不同干酪根级分的化学结构组成的差异,以及其结构组成与它们对菲的吸附行为的关系。研究表明20、40和60°C下连续43次提取的EKs级分占原始干酪根的比例(总产量)分别为10.47%、20.60%和27.9%,表明有相当比例的干酪根是碱性可溶解的,且温度是影响干酪根溶解的一个重要因素。本研究发现了干酪根在碱性条件下是可以逐步溶解的新现象。EKs中干酪根芳香基团含量(芳香C-C、C-H和C-O)占主导地位,其占总碳的60%以上。EKs的结构组成明显与原始干酪根(BK)、碱难溶性干酪根(RK60)和溶剂处理干酪根(SEK)不同,后者以脂肪碳占主导。EKs中的芳香基团较脂肪基团更容易溶解在碱性溶液中,因而芳香碳含量高的EKs级分易于被提取,脂肪碳含量相对较难溶解在碱性溶液中难于被提取。相对于BK,碱性提取后的RK60中芳香碳含量降低,溶剂提取后的SEK中非极性脂肪碳含量稍微降低。本研究提供新的证据证明了干酪根的超分子结构的观点,表明它主要是依靠弱相互作用(包括范德华力、π-π、δ-π键和氢键)稳定地存在。二氧化碳气体吸附数据表明EKs的比表面积和微孔体积明显大于其BK和RK60。后被提取出来的EKs比先被提取的EKs对菲的吸附非线性更强,且具有更强的吸附能力,说明BK中相对极性、吸附能力相对较弱的EKs级分先被提取。EKs对菲的吸附行为明显与BK、RK60和SEK不同。相对于BK而言,碱提取后的RK60的吸附能力降低;而溶剂提取后,SEK的吸附能力增强。EKs的吸附能力与其H/C比值以及与非极性脂肪碳含量呈正比,但是与总芳香碳含量和O/C比值呈反比;吸附非线性因子(n)与非极性脂肪碳含量呈反比,而与非质子芳香碳含量呈正比。这表明非极性脂肪碳含量越高,非质子芳香碳含量越低,吸附能力越强,吸附非线性也越强。EKs对菲的吸附能力与比表面积以及微孔体积呈正相关关系,说明微孔吸附的潜在重要性。
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