煤泥水中微细粒在季铵盐作用下的疏水聚团特性

结合高泥化煤泥水特性,通过聚团形态观测、Zeta电位测试、吸附量测试及红外光谱测试,研究了季铵盐作用下微细煤泥颗粒的疏水聚团特性.结果表明:季铵盐能降低煤泥颗粒表面电负性,促进煤泥颗粒形成疏水聚团;随着季铵盐烷基链长度及药剂用量的增加,季铵盐对煤泥颗粒的聚团效果增强,且在煤泥颗粒表面的吸附量增大,当药剂用量达到约7 000g/t时,吸附量趋于平衡;弱碱性条件有利于季铵盐在煤泥颗粒表面的吸附;"吸附电中和"及疏水作用是煤泥颗粒在季铵盐作用下形成疏水聚团的主要原因.当煤泥水浓度为30g/L,pH=8.7,季铵盐(1831)用量为4 000g/t时,煤泥疏水聚团效果较好,聚团尺寸较大,直径约1.5mm.     

粘土矿物疏水改性研究现状及发展

黏土矿物可广泛用于有机高分子材料和复合材料,黏土矿物疏水改性是黏土矿物最重要的深加工技术之一,疏水改性后的黏土矿物有着更广泛的应用前景。介绍了黏土疏水改性的改性方法、工艺、改性药剂剂、改性设备、改性效果表征的研究现状及存在问题,提出了黏土矿物疏水改性技术发展方向,为黏土矿物的应用提供参考依据。     

我国煤泥水沉降澄清处理技术现状及发展趋势

煤泥水处理是选煤厂生产过程中的关键环节,同时也是大多选煤厂的问题环节。文章从煤泥水自身特性入手,分析了煤泥水难以沉降澄清的主要原因,介绍了我国煤泥水处理技术、药剂、工艺及设备等方面现状,剖析了存在的主要问题,并提出了煤泥水处理技术发展趋势。     

纤维状磁性二氧化钛复合材料的制备及其对La3+的吸附行为

为富集回收低浓度矿山尾水中稀土资源,采用溶胶-凝胶法和水热法制备了纤维状外壳的磁性二氧化钛复合材料Fe₃O₄@fTiO₂,利用SEM、TEM、XPS、FTIR和XRD对材料进行表征,考察了Fe₃O₄@fTiO₂对稀土La³⁺的吸附行为。结果表明：Fe₃O₄@fTiO₂是外壳为纤维状的核壳结构磁性复合材料;吸附剂具有良好的超顺磁性,饱和磁化强度高达30.81 emu·g^-1;在15℃、pH=5的酸性条件下,Fe₃O₄@fTiO₂对稀土La³⁺在15 min内达到吸附平衡,且符合伪一级动力学模型;Langmuir等温吸附模型能较好地描述吸附La³⁺过程,理论吸附容量为142.88 mg·g^-1;Fe₃...     

不同Ca2+浓度及pH值溶液中高岭石颗粒表面Zeta电位模拟

高岭石颗粒因表面荷电稳定分散在煤泥水中难以沉降,水溶液中Ca2+浓度及pH值对高岭石颗粒表面Zeta电位影响较大.基于高岭石不同断面的不同荷电机理,选择高岭石不同断面的晶胞数为权重,得到了颗粒表面总Zeta电位模型,并进行了模拟计算,利用拟合对该模型进行校正.采用电泳法测定了不同Ca2+浓度及不同pH值下高岭石颗粒的Zeta电位,并与模拟值进行了比较,结果表明:当溶液中Ca2+浓度大于等于25mg/L时,模型能够有效的预测高岭石表面的Zeta电位,最大偏差为1.368mV;当溶液中Ca2+浓度小于25mg/L的溶液中,由于Helm-holtz内层负电荷吸附量变化,预测精度降低.当溶液中pH值小于等于9时,模型能够有效的预测高岭石表面的Zeta电位,模型的最大偏差为1.368mV;当溶液中pH值大于等于9时,由于Ca2+的羟基络合吸附量增大,预测精度降低.     

水合氢离子在伊利石(001)面和(010)面吸附的密度泛函研究

水合氢离子在黏土矿物颗粒表面的吸附造成界面性质的变化,进而影响溶液中的金属离子吸附。为揭示水合氢离子在黏土矿物表面的吸附机理,采用密度泛函理论方法对水合氢离子(H_3O~+)在伊利石(001)面和(010)面上的吸附进行模拟计算。结果表明:吸附在(001)面硅氧环上方的水分子易获得质子,H_3O~+优先吸附于硅氧环空穴上方。(010)面的≡Al—OH易从H_3O~+获得质子,水分子与H_3O~+存在竞争吸附; H_3O~+与(001)面间的静电作用强于(010)面,而氢键作用弱于(010)面,在(010)面的吸附稳定性强于(001)面;水分子的存在削弱H_3O~+与表面的氢键作用,然而对静电作用影响不大。从H_3O~+与伊利石表面微观吸附机理出发,H_3O~+的吸附增加界面水分子的活性,金属阳离子在表面的吸附可能更倾向于与活性水分子先发生配位作用。     

蒙脱石颗粒的制备及其对La的吸附特性

为解决粉状蒙脱石作为吸附剂存在的固液分离困难或吸附柱渗透性低的问题,研究了颗粒化蒙脱石的制备条件、结构性质表征及其对La的吸附特性。研究结果表明,加入蒙脱石质量5%的硅酸钠粘结剂、9%的聚乙烯醇致孔剂,陈化12 h,并在马弗炉中550℃下焙烧2 h,可制得散失率为0.6%,对La离子吸附率为92%的蒙脱石颗粒。蒙脱石颗粒的晶体结构仍保持着层状结构,且阳离子交换容量和比表面积较原始的蒙脱石仅分别下降34 mmol/kg和4.3 m²/g。La³⁺在蒙脱石颗粒上的吸附过程在1 h后达到平衡,最大吸附量为0.24 mmol/g。伪一级动力学模型和Freundlich吸附等温模型能较好地拟合La³⁺在蒙脱石颗粒上的吸附过程。     

煤泥水中微细高岭石/蒙脱石颗粒表面水化分子动力学模拟研究

煤泥颗粒界面水化是煤泥水难以沉降脱水的主要原因,采用分子动力学模拟研究了煤泥水中主要微细黏土矿物颗粒高岭石及蒙脱石颗粒界面水化分子动力学特性,模拟计算了矿物颗粒界面水平衡构型、界面原子浓度、水分子扩散系数及金属离子的影响。研究结果表明:水分子能够通过氢键在高岭石及蒙脱石颗粒表面发生水化作用;随水覆盖率(或水分子数)的不断增加,矿物颗粒表面对水分子的束缚力逐渐减小,界面处的氢键作用逐渐减弱,其中水分子在亲水性的高岭石和蒙脱石界面能逐渐形成3个水分子层,总厚度为(8~10)×10-10 m;高岭石(001)面水化程度大于蒙脱石(001)面;二价金属离子对蒙脱石水化的促进作用强于一价金属离子。     

基于二元平衡解吸模型的离子型稀土浸矿剂用量计算方法

以硫酸铵作为浸矿剂浸取稀土时,其在矿土表面赋存形式分为可逆和不可逆两部分;根据铵在浸矿中的作用,铵消耗分为三个部分:离子交换消耗、专性吸附消耗和维持浸矿剂浓度的消耗。本文结合铵的赋存形式和浸矿作用,采用二元平衡解吸模型(DED模型)刻画浸矿,通过数值拟合确定相应参数,提出一种针对离子型稀土的浸矿剂用量计算方法。结果表明:以福建屏南和江西信丰某离子型稀土矿为研究对象,设定稀土目标浸取率85.00%、90.00%和95.00%时,计算出相应浸矿剂用量;通过柱浸试验评价方法可行性,发现两种矿样实际浸取率分别达到85.93%、89.05%、94.22%和85.97%、90.55%、95.14%,与目标浸取率误差在1.5%以内。本方法在实验室具有良好效果,可以用于指导实际生产中的浸矿剂用量确定。     

不同胺/铵阳离子在高岭石(001)面吸附的密度泛函计算

为探索阳离子胺盐和季铵盐在高岭石表面的吸附机理,构建了CH6N+(伯胺阳离子)、C_2H_8N~+(仲胺阳离子)、C3H10N+(叔胺阳离子)及C4H12N+(季铵阳离子)4种不同胺/铵阳离子构型,并采用密度泛函理论对4种阳离子在高岭石(001)面的吸附进行模拟计算。模拟结果表明,4种阳离子CH6N+,C_2H_8N~+,C3H10N+及C4H12N+在高岭石(001)面都能发生稳定吸附,其较为稳定构型的吸附能分别-125.385,-126.154,-128.654和-109.711 k J/mol;但3种胺阳离子与季铵阳离子的吸附机理不同:胺阳离子在高岭石(001)面的吸附是静电引力和氢键的共同作用,季铵阳离子则只通过静电引力作用与高岭石(001)面发生吸附。静电引力作用是导致不同胺/铵阳离子在高岭石(001)发生吸附的主导作用。