Investigación

Structural study of colombian coal by fourier transform infrared spectroscopy coupled to attenuated total reflectance (FTIR–ATR)

J.A. Orregoª, R. Cabanzo Hernándezª, and E. Mejía–Ospino^b

ª Laboratorio de Espectroscopía Atómica y Molecular, Universidad Industrial de Santander. A.A 678; Bucaramanga, Colombia.

^b Escuela de Química, Universidad Industrial de Santander, Cra. 27 Clle. 9, A.A. 678, Bucaramanga, Santander, Colombia, Tel: +57 76349069; Fax: +57 76349069, e–mail: emejia@uis.edu.co

Recibido el 11 de febrero de 2010
Aceptado el 6 de abril de 2010

Abstract

The most important Colombian coals were studied using Attenuated Total Reflectance–Fourier Transform Infrared (ATR–FTIR) Spectroscopy. The ATR–FTIR spectra were used to obtain structural parameters of coal and correlating these structural parameters with the rank of the coal. The structural parameters, methylene–methyl ratio (CH₂/CH₃), aromaticity factor (f _α), aliphatic–aromatic ratio (H_al /H_ar) were determined directly from the ATR–FTIR spectra and f_α was evaluated from spectra data and an elemental analysis in coals studied here. The aliphatic and aromatic regions were considered between 3000 – 2800 cm^–1 and 912 – 670 cm^–1, respectively.

Keywords: Coal; FTIR–ATR; coal rank; colombian coal.

Resumen

Carbones de las zonas de mayor explotación carbonífera de Colombia fueron estudiados por ATR en el infrarrojo medio. Se presentan el análisis próximo y último de los carbones. Para cada muestra se obtuvieron parámetros estructurales como relación metileno/metilo (CH₂/CH₃), factor de aromaticidad (f_α), Relación hidrógeno alifático/hidrógeno aromático (H_al/H_ar). Estos parámetros fueron determinados utilizando datos espectrales y el análisis elemental de los carbones estudiados aquí. Además se pudo establecer que la Reflectancia Total Atenuada es una técnica que permite estudiar los carbones de manera rápida y económica respecto a la FTIR convencional. Este estudio se centró en el análisis de tres zonas del infrarrojo medio: 3000 a 2800 cm ^–1 y 912 a 670 cm^–1 donde se aprecian cambios estructurales que permiten diferenciar un carbón de otro.

Descriptores: Espectroscopia FTIR–ATR; carbón; carbones colombianos.

PACS: 89.30.ag; 36.20.Ng; 78.40.–q

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Acknowledgments

The authors would like to thank the VIE–UIS for their financial support, as well as INGEOMINAS for proximate and ultimate analysis.

References

1. R.A. Meyer, Coal Structure (New York: Academic Press; 1982).        [ Links ]

2. P.C. Painter et al., Appl. Spectrosc. 35 (1981) 475.        [ Links ]

3. C.A. Rhoads, L.T. Senftle, M.M. Coleman, A. Davis, and P.C. Painter. Fuel 62 (1983) 1387.        [ Links ]

4. M. Sobkowiak, E. Reisser, P. Given, and P.C. Painter, Fuel 63 (1984) 1245.        [ Links ]

5. P.C. Painter, M.M. Coleman, R.G. Jenkins, P.W. Whang, and P.L. Walker Jr., Fuel 57 (1978) 337.        [ Links ]

6. P.C. Painter et al., ACS Symposium Series 205 (1982) 47.        [ Links ]

7. P.C. Painter, M. Starsinic, E. Squires, and A. Davis, Fuel 62 (1983) 742.        [ Links ]

8. P.C. Painter, M. Starsinic, and M.M. Coleman. In Fourier Transform Infrared Spectroscopy Applications to Chemical Systems, edited by J.R., Basile and J.L. Ferraro, 4 (1985) 169.        [ Links ]

9. P.R. Solomon, and R.M. Carangelo, Fuel 61 (1982) 663.        [ Links ]

10. P.R. Solomon, Fuel 60 (1981) 3.        [ Links ]

11. P.R. Solomon and R.M. Carangelo, Fuel 67 (1988) 949.        [ Links ]

12. P.M. Fredericks, Coal Science and Technology 12 (1989) 129.        [ Links ]

13. M. Sobkowiak and P.A. Painter, Energy & Fuels 9 (1995) 359.        [ Links ]

14. M.R. Fuller and P.R. Griffiths, Anal. Chem 50 (1978) 1906.        [ Links ]

15. O. Ito, H. Sekia, and M. Iino, Fuel 67 (1988) 573.        [ Links ]

16. O. Ito, Energy & Fuels 6 (1992) 662.        [ Links ]

17. M. Sobkowiak and P.A. Painter, Energy & Fuels 9 (1995) 359.        [ Links ]

18. G. Glover, T.J. van der Walt, D. Glasser, N.M. Prinsloo, and D. Hildebrandt, Fuel 74 (1995) 1216.        [ Links ]

19. J.A. Mielczarski, A. Denca, and J.W. Strojek, Applied Spectrosc. 40 (1986) 998.        [ Links ]

20. J. Thomasson, C. Coin, H. Kahraman, and P.M. Fredericks, Fuel 79 (2000) 685.        [ Links ]

21. J.K. Brown and W.R. Ladner, Fuel 39 (1960) 87.        [ Links ]

22. D.W. van Krevelen, Coal: Typology, Physics, Chemistry, Constitution. 3rd ed. Ámsterdam: (Elsevier; 1993).        [ Links ]

23. R.P. Suggate and W.W. Dickinson, Int. J. of Coal Geology 57 (2004) 1.        [ Links ]