改性木质素磺酸钠水煤浆分散剂的合成及性能表征

以造纸黑液为原料,丙酮和甲醛为改性剂,通过磺化、缩合反应,合成了改性木质素磺酸钠(MLS),并通过Zet a电位、红外光谱和紫外-可见光分光光度测定等方法,对MLS分散剂、萘磺酸钠甲醛缩合物分散剂(NSF)和脂肪族分散剂(SAF)与低阶煤混合制浆的成浆浓度、流变性、分散剂在煤颗粒表面吸附量、吸附构型以及吸附稳定性进行了研究,确定了最佳的合成条件和分散剂用量。结果表明:MLS分散剂的最佳合成条件为改性剂nNa_2SO_3∶n丙酮为0. 7∶1、磺化时间90 mi n、缩合时间5 h、缩合温度90℃;分散剂添加量0. 5%时,煤样对MLS吸附速率最快,饱和吸附量为4. 52 mg/g,比NSF和SAF高0. 39 mg/g和0. 91 mg/g,且其吸附速率常数比NSF和SAF大;最佳分散剂合成条件下制成的煤浆,最大定黏质量分数达65%以上。     

不同来源木质素磺酸钠的结构特征及用作水煤浆分散剂

引言 木质素磺酸盐分子中含有苯丙烷基(C6-C3)疏水骨架和磺酸基为主要亲水基团,是具有阴离子表面活性剂结构特征的高分子化合物,来源于亚硫酸法生产纸浆或纤维浆的副产物,具有吸附分散性,广泛应用于染料、涂料、石油、煤炭工业和建筑业等领域[1-2].     

木质素类水煤浆分散剂改性研究进展

综述了磺化改性、缩聚改性以及接枝共聚改性在木质素磺酸盐类分散剂改性领域中的研究进展。木质素磺酸盐的磺化改性可以引入更多的磺酸基团以增强分散剂的亲水性,提高其在煤粉颗粒表面的分散性,但提浓降黏的效果有限。木质素磺酸盐通过缩聚改性能够有效增加分散剂分子的分子量和官能团的种类及数量,分散剂分子与水和煤粉颗粒的作用点均明显增多,但木质素磺酸盐缩聚改性的反应要求相对较高,通常需要对木质素磺酸盐进行一定预处理。木质素类分散剂的接枝共聚改性能够引入种类更多、功能性更强、长短可控的支链,改性后的木质素磺酸盐对水煤浆的分散性和稳定性提升显著,缺点是会使引发剂的用量、支链的大小对改性后分散剂的分散性和稳定性影响较大,改性条件的考察和优化难度较高。多种改性方法配合以及不同改性方式的合理选择是木质素类分散剂改性研究的重要发展方向。     

水煤浆分散剂的研究进展

对水煤浆工业中普遍使用的阴离子和非离子分散刑的种类作了介绍,简要概括了其分散机理。并对水煤浆分散剂的研究开发与工业应用前景作了展望。     

水煤浆分散剂研究进展

水煤浆气化和燃烧技术是洁净煤技术的重要组成部分,提高水煤浆质量对实现煤炭资源的清洁高效利用具有重大的环境和经济价值,其中水煤浆分散剂是影响制备水煤浆质量的主要因素之一,开发新型高效的水煤浆分散剂一直是研究的热点。以腐植酸磺酸盐和木质素磺酸盐为代表的常规分散剂具有明显的制浆成本优势,但水煤浆浆体的稳定性较差且表观黏度较高,不适合长时间存储或长距离运输;以萘型和聚羧酸型为代表的分散剂在上述两方面显著优于前2种,但吨浆成本较高,虽然通过几种分散剂的复配可以在一定程度上弥补上述不足,但利用化学改性提高分散剂性能的研究从未间断,如增加羧基、羟基、磺酸基等亲水性官能团或聚合接枝不同结构类型的侧链结构的方式以增强分散剂性能。通过分析上述研究成果,发现虽然一段时间内水煤浆分散剂仍以复配型的木质素型和萘型分散剂为主,但利用低成本的改性剂对聚羧酸型和非离子型分散剂进行改性是未来的研发重点,有望实现高性能低成本分散剂的突破,此外,利用改性天然产物或废弃物获得水煤浆分散剂也是重要的研究方向,具有一定的环保和循环经济意义。     

木质素系高效分散剂对水煤浆制浆性能的影响

以木质素磺酸钠为原料,通过磺化缩聚法合成一种木质素系水煤浆分散剂(GCL3S).水煤浆的流变性能测试表明,GCL3S对水煤浆的分散降黏能力优于萘磺酸盐甲醛缩合物系分散剂,GCL3S的分子量和磺化度是影响其对水煤浆分散降黏能力的主要因素,其中分子量的影响更为显著,适宜的分子量(特性黏度为6.84 mL/g～12.21 mL/g)和较高的磺化度(1.89 mmol/g)有利于提高GCL3S对水煤浆的分散降黏性能.采用Herschel-Bulkley模型对掺GCL3S的水煤浆浆体的流变曲线进行拟合,研究了GCL3S的分子量和磺化度对水煤浆流变性的影响.     

改性木质素磺酸盐水煤浆添加剂对神华煤制浆性能的影响

针对神华煤难以制成高浓度水煤浆的现状,采用Haake RV-Ⅰ流变仪等研究了改性木质素磺酸盐水煤浆添加剂(GCL3S)对神华煤水煤浆制浆性能的影响,GCL3S的质量分数为0.8%、制得的煤浆中煤质量分数达到62.63%,黏度可低至896 mPa.s,优于同等条件下萘系添加剂(FDN)的降黏效果,在接近中性条件下GCL3S的制浆性能最好,升高温度可以提高浆中煤的质量分数,对于用GCL3S制得的浆体,最佳搅拌时间是20~40 m in,其抗剪切性能明显优于FDN,GCL3S对煤浆的稳定时间为10 d,优于萘系添加剂。     

合成水煤浆分散剂几种工艺产品的比较

以亚硫酸钠、丙酮、甲醛为原料合成磺化丙酮——甲醛缩聚物水煤浆分散剂(SAF)。通过三种不同的工艺流程来合成分散剂,通过实验研究发现,0.6 mol/L,50 mL Na2SO3条件下制得的水煤浆分散剂效果最好,具有良好的分散性能,制浆黏度最低,析水率较低,流动性、稳定性都较好,是理想的水煤浆分散剂。     

微波辐射合成水煤浆添加剂的研究

研究在微波辐射条件下，利用木质素磺酸钠和丙烯酸在硝酸铈铵引发下进行非均相接枝共聚反应，合成接枝共聚物作为水煤浆添加剂。经过正交实验得出最佳合成工艺条件：单体体积与术质素磺酸钠用量比为5：1，引发剂硝酸铈铵的用量为0．12mL，中和度为75％。在微波炉内反应3min，用所得的接枝共聚物配制的水煤浆浓度可达65％以上。     

一种两性聚羧酸系水煤浆分散剂的合成及表征

以苯乙烯磺酸钠(SSS)、甲基丙烯酰氧乙烯三甲基氯化铵(DMC)和自制聚乙二醇丙烯酸酯大分子单体(PA)为原料,(NH4)2S2O8/Na2SO3氧化还原体系作为引发剂,Na2SO3同时为链转移剂,采用水溶液自由基聚合反应,制得了一种两性聚羧酸系分散剂(PA-SSS-DMC).通过TGA-DSC,GPC及IR等手段对聚合物的结构、热稳定性以及相对分子质量及其分布进行了表征和分析,并考察了PA-SSS-DMC的合成条件对分散剂性能的影响.用最佳合成工艺制备的分散剂可使神府煤在制浆浓度为63%时黏度为580mPa·s,与山西神华煤、北宿精煤和纯兖州精煤进行匹配性实验,结果表明,分散剂可适用于多种煤制浆,具有可推广性.     

高效水煤浆分散剂--聚天冬氨酸的研制

以L-天冬氨酸为原料,在磷酸催化下合成了聚天冬氨酸,采用红外光谱法、凝胶色谱法测定了聚天冬氨酸的结构和重均分子量。制浆应用试验表明,重均分子量15130的聚天冬氨酸加入量为0.4%时,水煤浆的浓度可达到70%,是一种高效水煤浆分散剂。     

复合型丙烯酸系水煤浆分散剂的性能研究

以α-甲基丙烯酸、丙烯磺酸钠为原料合成的阴离子型分散剂PMS,和以α-甲基丙烯酸、丙烯磺酸钠、苯乙烯为原料合成的复合型分散剂MSS,分别用于水煤浆制浆,首先考察2种分散剂对水煤浆的黏度、流变性及稳定性的影响,并采用红外光谱、凝胶色谱等物理方法对产物进行分析。研究发现,与PMS相比,改进后的复合型分散剂MSS性质稳定,改善了水煤浆性能,具有很好的降黏效果,并明显增强了浆体的静态稳定性。     

环氧磺化酚醛树脂水煤浆分散剂的合成及应用

以苯酚为原料,通过硫酸磺化与甲醛聚合,再经环氧氯丙烷接枝等反应合成出一种环氧氯丙烷改性磺化酚醛树脂水煤浆分散剂.合成条件为n(苯酚)∶n(浓硫酸)∶n(甲醛)∶n(环氧氯丙烷)=1∶1∶0.7∶1.5,催化剂含量为苯酚质量的0.5%,磺化温度为100℃,聚合温度为65℃.通过静态接触角、流变性及稳定性等测试,研究了分散剂对陕西神华煤的成浆特性,并通过与木素-萘磺酸盐分散剂对比,发现此环氧磺化酚醛树脂分散剂可有效改善煤表面的亲水性,分子中的环氧链能牢固地结合煤表面的疏水基团,并提供了一定的空间位阻效应,有效阻隔了煤粒间的聚集,使煤粒得到均匀分散,起到了降低水煤浆黏度、提高稳定性的作用.     

聚羧酸系水煤浆分散剂的合成试验

介绍了丙烯酸、苯乙烯磺酸钠和自制的丙烯酸—聚乙二醇单酯大分子单体在水溶液中自由基聚合出一种新型的聚羧酸系水煤浆分散剂的实验过程。将该类分散剂用于鹤壁煤的成浆试验,当煤浆浓度达到77.44%时,黏度值为1104.15mPa·s,表明分散剂具有较高的分散作用。     

水煤浆复配分散剂研究进展

简述了水煤浆分散剂的分类及作用机理,详细分析和论述了国内外水煤浆复配分散剂的研究现状,并探讨了复配分散剂的发展动向。主要有阴离子型-阴离子型复配分散剂,其研究和应用较多,且价格便宜,但分散降粘效果一般;此外,阴离子-非离子分散剂可以起到显著的协同增效作用,在成浆过程中有较好的分散效果,但成本较高。因此,开发煤种适应性广、高效低成本复配分散剂是将来发展的方向。     

水煤浆分散剂研究现状及展望

我国是一个煤炭资源比较丰富而石油资源相对匮乏的国家,作为清洁能源之一的水煤浆技术,可以缓解石油资源的紧缺,同时还减少了SO2和NOx的排放,受到各国的重视.作为水煤浆技术的核心,水煤浆添加剂的开发起着举足轻重的作用.文章就国内水煤浆分散剂的研究现状做了总结概括,对分散剂的研究方向提出了新的建议和展望.     

水煤浆两性离子分散剂的合成及制浆性能

以α-甲基丙烯酸、丙烯磺酸钠和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为原料(DMC),合成两性离子分散剂,用于水煤浆制浆,考察浆体的成浆性、流变性及静态稳定性,研究发现,两性离子分散剂改善了水煤浆的各项性能,具有很好的降黏效果,并明显增强了浆体的静态稳定性;当阴、阳离子单体质量比为3:1时,浆体表现出最好的流变特性,且浆体表观黏度最低,由此可见,两性离子分散剂具有良好的应用价值.     

水煤浆复配分散剂研究进展

简述了水煤浆分散剂的分类及作用机理,详细分析和论述了国内外水煤浆复配分散剂的研究现状,并探讨了复配分散剂的发展动向。主要有阴离子型-阴离子型复配分散剂,其研究和应用较多,且价格便宜,但分散降粘效果一般;此外,阴离子-非离子分散剂可以起到显著的协同增效作用,在成浆过程中有较好的分散效果,但成本较高。因此,开发煤种适应性广、高效低成本复配分散剂是将来发展的方向。     

木质素磺酸钠/萘系复合水煤浆分散剂的性能

将商用的木质素磺酸钠(SL)和萘系分散剂(NSF)进行复配制浆,考察复配分散剂对水煤浆性能的影响。结果表明,SL和NSF复配后具有一定的协同增效作用,当n(SL)∶n(NSF)为2∶1时,水煤浆具有较低的表观黏度以及较高的稳定性,说明合理的分散剂复配有利于提高水煤浆的性能。