Gemini表面活性剂在低阶煤表面吸附及成浆性能研究

为了研究Gemini阳离子表面活性剂不同结构是否对低阶煤表面吸附及水煤浆成浆性能有影响,选择Gemini阳离子表面活性剂(C_(12)-3(OH)-C_(12)(SAA-1)和C_(12)-(CH_2)_3-C_(12)(SAA-2))对煤粒表面进行疏水改性,通过对煤粒表面吸附量、水煤浆表观粘度和浆体稳定性为考察对象研究其改性效果。结果表明,SAA-2主要以季铵盐的正电荷为活性吸附点,即其饱和吸附量可达到2.95 mg/g,成浆浓度在57%时,表观粘度为723 m Pa·s,接触角为70.89°,Zeta电位为-37.4 mV;SAA-1除了与SAA-2有相同吸附点外,还有羟基与煤粒表面羟基之间的氢键和分子间力的活性吸附点,较SAA-2饱和吸附量增大,可达到3.17 mg/g,成浆浓度在57%时,表观粘度为676 m Pa·s,接触角为85.08°,Zeta电位为-49.6 mV,分散效果最佳。利用Turbiscan Lab稳定性分析仪测得经SAA-1改性水煤浆比SAA-2更稳定。     

Gemini表面活性剂在低阶煤表面吸附及成浆性能研究

为了研究Gemini阳离子表面活性剂不同结构是否对低阶煤表面吸附及水煤浆成浆性能有影响,选择Gemini阳离子表面活性剂(C_(12)-3(OH)-C_(12)(SAA-1)和C_(12)-(CH_2)_3-C_(12)(SAA-2))对煤粒表面进行疏水改性,通过对煤粒表面吸附量、水煤浆表观粘度和浆体稳定性为考察对象研究其改性效果。结果表明,SAA-2主要以季铵盐的正电荷为活性吸附点,即其饱和吸附量可达到2.95 mg/g,成浆浓度在57%时,表观粘度为723 m Pa·s,接触角为70.89°,Zeta电位为-37.4 mV;SAA-1除了与SAA-2有相同吸附点外,还有羟基与煤粒表面羟基之间的氢键和分子间力的活性吸附点,较SAA-2饱和吸附量增大,可达到3.17 mg/g,成浆浓度在57%时,表观粘度为676 m Pa·s,接触角为85.08°,Zeta电位为-49.6 mV,分散效果最佳。利用Turbiscan Lab稳定性分析仪测得经SAA-1改性水煤浆比SAA-2更稳定。     

超声辐照前后煤浆粒度分布变化研究

选用红会、大同及兖州煤制备水煤浆,考察了超声辐照前后煤浆粒度分布变化,并研究了超声辐照前后粒度分布变化对煤浆表观粘度、流变物质及静态稳定性影响,在超声辐照强度为８０Ｗ／ｃｍ＾２,频率为２０ｋＨｚ的条件下,超声辐照导致煤浆中１００μｍ以下的细级煤粒的比例明显增加,实验结果表明,超声辐照对煤浆具有很强的分散作用,在一定的粒度范围,细级煤粒的增加有利于煤浆流变性能的改善,同时细级煤粒的增加是煤浆静态 稳     

添加剂类型与超声辐照间的相关性研究

选用大同和神木煤制备水煤浆,考察了超声辐照与添加剂类型间的相关性,实验结果表明,采用不同类型的添加剂,超声辐照后煤浆各性质的变化规律大致相同,即辐照能显著改善各煤 流变特性以及大幅度提高煤浆的静态稳定性,添加剂加入量为１％时,辐地 煤浆表现粘度增另,在相同的辐照条件下,煤浆表观粘度的增加与添加剂的分散相有关,添加剂的分散性越强,其煤浆的表观粘度增另越是有离子添加剂比非离子添加剂更有利于辐照对煤浆     

煤吸附表面活性剂前后超声作用下的洗选效应

通过超声处理吸附表面活性剂前后的煤样,运用傅里叶变换红外光谱及zeta电位研究煤的表面性质,之后进行浮选,以探究超声预处理及超声脱附对煤浮选的影响。结果表明,超声可以通过降低煤粒表面带负电的亲水基团,提高煤表面的疏水性,增加可浮性;超声作用于吸附表面活性剂后的煤,其精煤产率虽不发生明显变化,而灰分含量得到了降低,浮选的完善度提高。     

超声辐照对水煤浆浆体燃烧性能的影响

选用兖州、红会及大同等煤样制备水煤浆,考察了超声辐照对浆煤燃烧性能的影响。TG及DTG的实验结果表明,在超声强度为80W／cm^2,频率为20kHz和辐照时间8min的条件下,经超声辐照后,煤的着火点、燃层温度以最大燃烧反应速率时的温度等降低,失重速率增加,燃烧性能得到改善。采用ASAP对超声辐照前后的煤粒的孔结构分布进行了表征,表明超声辐照对煤浆燃烧性能的影响与辐照前后煤的孔结构分布变化有着密切的相关性。     

三聚磷酸钠对水煤浆分散剂性能的影响

针对煤粉中含有的高价金属离子会降低水煤浆的成浆性问题,采用了三聚磷酸钠作为金属离子调节剂与几种阴离子型分散剂复配后,进一步提高分散降黏性能.通过测定分散剂在煤粒表面的吸附量、Zeta电位及吸附层厚度,揭示了三聚磷酸钠对脂肪族分散剂(SAF)、木质素系分散剂(GCL3S)及萘系分散剂(FDN)的分散协同增效作用机理.结果表明,三聚磷酸钠与SAF复配同时增加了煤粒之间的静电排斥力和空间位阻,使分散剂在煤粒表面的Zeta电位和吸附层厚度均增大;与GCL3S复配主要增加了煤粒之间的静电排斥作用;对FDN是通过增加分散剂在煤粒之间的空间位阻效应,促进分散降黏性能的提高.     

三头基双链季铵盐表面活性剂在固液界面的吸附性能研究

研究了室内合成的三头基双链季铵盐表面活性剂BDT在砂岩表面的静态吸附性能。在液固比一定时,考察了吸附时间、浓度对静态吸附量的影响。结果表明,在液固比为50∶1时,BDT在砂岩表面吸附的最低平衡时间为150 min。当BDT浓度达到0.4 mmol.L-1时,形成单分子层饱和吸附,单层饱和吸附量为4.49×10-6mol.g-1;随着BDT浓度继续增加,形成双层吸附;当BDT浓度达到0.7 mmol.L-1时,第二层吸附达到饱和,其饱和吸附量为2.83×10-6mol.g-1;BDT双层总的饱和吸附量为7.32×10-6mol.g-1。     

超声辐照前后煤浆溶出离子变化研究

选用八一、红会、大同、兖州和神木等五种煤制备水煤浆,考察了超声辐照前后各煤浆溶出离子（金属离子）的变化,并通过外加电解质的方法研究了辐照前后煤浆溶出离子的变化对浆体表观粘度、流变特性及静态稳定性的影响．在超声强度为８０Ｗ／ｃｍ２、频率为２０ｋＨｚ的条件下,经超声辐照后各煤浆浆体的溶出离子较辐照前显著增加．实验结果表明,溶出的金属离子使得煤浆表观粘度增加,溶出离子能够明显改善煤浆的流变性能并提高煤浆的静态稳定性,影响煤浆各性质的离子主要是高价金属离子．     

对不同老化时间的聚氯乙烯吸附甲基橙的机理研究

以聚氯乙烯(PVC)微塑料为吸附材料,以甲基橙(MO)为目标污染物,通过紫外光照对PVC进行老化,研究老化时间对PVC吸附MO的影响。采用扫描电镜、全反射红外光谱对不同老化时间的PVC微塑料进行表征,探讨老化时间对PVC微塑料表面性质的影响。结果表明:老化PVC微塑料表面产生裂纹和孔隙,使得饱和吸附量逐渐增加;同时,老化可以使PVC微塑料表面产生一定含氧基团,表面极性增加,与MO的相互作用力随之增大;当吸附MO时,随着老化时间延长,Freudlich模型的拟合度最好,表明老化PVC微塑料对于MO的吸附表现为不均匀吸附。且随着老化的进行,其饱和吸附量逐渐增加,最大为4.7 mg/g。     

分散剂在煤水界面吸附的影响因素评述

分散剂在煤水界面的吸附特性直接影响水煤浆的工业应用,研究分散剂的吸附规律可揭示水煤浆体系的分散机理,并指导分散剂和煤种的匹配以及分散剂的分子设计。就影响分散剂在煤水界面吸附的因素包括煤的表面性质、分散剂的结构特征、分散剂的投加量和固含量等因素进行了讨论,认为这些影响因素主要通过改变分散剂在煤粒表面的吸附量、吸附强度和吸附层厚度来影响水煤浆的流变性和使用性。并对研究水煤浆体系吸附规律的实验手段做了展望。     

非离子型分散剂对低阶煤制备水煤浆的影响

为了改善低阶煤制水煤浆品质差的现状,实现低阶煤的高效清洁利用,采用非离子型表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO-40)作为分散剂制备低阶煤水煤浆,并进行水煤浆成浆性能及成浆机理研究。神东煤(SDC)低阶煤水煤浆试验表明,水煤浆表观黏度η100随NPEO-40用量的增加而降低,当NPEO-40用量增加到1.0%,η100基本保持不变。添加剂用量为1%、水煤浆浓度为60%~68%时,浆体呈剪切变稀的假塑性流体,最大成浆浓度C1000=67.5%;水煤浆浓度为60%~68%时,浆体稳定性随浓度的升高而降低。等温吸附研究表明,NPEO-40在低阶煤表面的吸附行为符合Langmuir等温吸附模型,且吉布斯自由能ΔGa0ds=-29.27 kJ/mol,说明反应自发进行。浸润试验表明,1.0%的NPEO-40适于SDC在溶液中的浸润。对吸附前后的煤进行XPS C1s窄程扫描,C—C/C—H官能团含量由78.79%下降到70.12%。含氧官能团C—O,C■O和O■C—O总含量由21.21%增加至29.88%,说明吸附NPEO-40后,其疏水官能团与煤表面的C—C/C—H官能团结合,使含氧官能团暴露在外侧,从而使煤表面C—C/C—H官能团含量减少,含氧官能团比例增大,亲水性增强,利于形成水化膜,通过水化膜将煤粉颗粒彼此分开,进而减少了煤粉颗粒间的流动阻力,从而对水煤浆起到降黏效果。     

烷基烯酮二聚体对褐煤疏水改性及成浆性能的影响

针对褐煤表面亲水基团丰富、孔隙发达导致煤成浆性能差的问题,以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为乳化剂制备了阳离子烷基烯酮二聚体（AKD）乳液,将其涂覆在经微波脱水后的褐煤颗粒表面,使煤样表面获得较强的疏水性;利用比表面积分析仪（BET）、X射线光电子能谱（XPS）和化学滴定法研究了AKD与煤表面的作用机理,同时测定了煤水体系的zeta电位以及煤水界面润湿性,结果表明AKD在煤表面发生了物理化学吸附,并当阳离子AKD乳液用量为1.5%时,改性煤粒表面zeta电位绝对值达到最大,褐煤与水的接触角从50.92°增加到121.10°;再将改性后的褐煤颗粒配合聚萘磺酸盐分散剂制得高浓度的水煤浆,当褐煤水煤浆黏度保持1000mPa·s时,最大成浆浓度从原煤的56.6%增加到61.20%,并且随水煤浆存放时间的延长其水煤浆的黏度保持稳定。     

低阶煤煤泥和浮选精煤制备水煤浆的影响机制研究

以低阶煤煤泥(LS)和浮选精煤煤泥(LF)为原料,通过成浆性实验并结合两种煤泥煤样的粒度分布、表面特性、灰分特征、润湿特性及对分散剂吸附性的测试结果,对LS和LF制备水煤浆的影响机制进行研究。结果表明:分别使用LS和LF作为原料制备水煤浆,当分散剂添加量(干基分散剂与干基原料的质量比)从0%增加至0.7%时,LS的最高成浆浓度(干基煤粉与煤浆的质量比)从58%提高至59%;LF的最高成浆浓度从51%提高至57%;LF与LS相比,灰分质量分数从37.05%降低至13.62%,有机组成无变化,无机矿物中石英含量降低显著,粒度分布范围较窄,对分散剂的饱和吸附量降低;LS和LF煤样中颗粒的径距分别为2.22和1.51,LF中颗粒的堆积效率较低,粒度分布是造成LS和LF成浆性差异显著的主要因素,LF的颗粒较细且尺寸较为接近,煤样颗粒表面的静电力使LF颗粒容易团聚在一起,分散剂作用于粒度较细且粒径相近的LF时,主要用于抵抗分子间的作用力,从而造成LF分散剂消耗量大,采用LF制备水煤浆,需充分考虑粒度分布的影响,选用分散性能较优的水煤浆分散剂。     

SAS/MAA/MPEGMAA聚羧酸盐分散剂的制备与性能

以甲基丙烯酸（MAA）和 4 种不同侧链长度的甲氧基聚乙二醇（MPEG相对分子质量分别为350,500,750,1000）先聚合得到酯化大单体（MPEGMAA）,再以甲基丙烯酸,烯丙基磺酸钠（SAS）为单体,在引发剂过硫酸钾,阻聚剂对苯二酚作用下聚合得到 4 种具有不同侧链长度的聚羧酸盐分散剂。通过红外（FT-IR）、核磁共振氢谱（¹H NMR）和凝胶渗透色谱（GPC）对聚合物的结构、相对分子质量及其分布进行了表征和分析,并将其作用于彬长煤制浆,考察了浆体的表观黏度、流变性、zeta电位、吸附性以及最大成浆浓度和稳定性,测定其与煤的接触角,并通过X射线光电子能谱（XPS）分析,得出煤粒表面吸附分散剂后的吸附层厚度为 6.12 nm。结果表明,侧链长度为SAS/MAA/MPEGMAA750的聚羧酸盐分散剂具有良好的润湿和吸附效果,对彬长煤具有更好的降黏、分散和稳定作用。     

Study of sodium lignosulfonate prepare low-rank coal-water slurry: Experiments and simulations

The effect of sodium lignosulfonate (SL) as additive on the preparation of low-rank coal-water slurry (LCWS) was studied by experiments and molecular dynamics (MD) simulations. The experimental results show that the appropriate amount of additives is beneficial to reduce the viscosity of LCWS and increase the slurry concentration. Adsorption isotherm studies showed that SL conforms to single-layer adsorption on the coal surface, and △G_ads⁰ was negative, proving that the reaction was spontaneous. Zeta potential measurements showed that SL increased the negative charge on coal. FTIR scanning and XPS wide-range scanning were performed on the coal before and after adsorption, and it was found that the content of oxygen functional groups on coal increased after adsorption. Simulation results show that when a large number of SL molecules exist in the solution, some SL molecules will bind to hydrophobic hydrocarbon groups on coal. The rest of the SL molecules, their hydrophobic alkyl tails, come into contact with each other and aggregate in solution. The agglomeration of SL molecules and the surface of coal with static electricity will also produce electrostatic interaction, which is conducive to the even dispersion of coal particles. The results of mean square displacement (MSD) and self-diffusion coefficient (D) show that the addition of SL reduces the diffusion rate of water molecules. Simulation results correspond to experimental results, indicating that MD simulation is accurate and feasible.     

木质素表面活性剂在水煤浆制备中的应用

利用硫酸盐木质素改性制备廉价易得的水煤浆添加剂 .通过 FTIR光谱分析了产物的结构 ,并探讨了其在煤粒表面的吸附与对煤粒固 -液界面自由能、水化膜以及水煤浆流变性等的影响 .结果表明 :该产物能降低煤粒固 -液界面自由能和水化膜厚度 ,从而起到分散作用 ,能制备性能满足工业要求的水煤浆 .