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。     

离子型稀土矿山氨氮污染及其治理研究进展

离子型稀土矿山氨氮污染治理是矿山环境保护的重要组成部分。本文对离子型稀土矿山氨氮污染及其治理现状进行了综述,总结了氨氮对土壤、水体的危害,赋存形式及其去除方法。根据氨氮在土壤及水体的赋存形式,对已经开采的离子型稀土矿山,采取土壤淋洗技术去除氨氮;对正在开采的离子型稀土矿山,重点论述了注液工程与收液工程的优化,无铵化浸矿以及矿山智能监控系统。     

基于水化膜弱化促进煤泥脱水机理及试验研究

煤泥颗粒表面水化是煤泥脱水困难的重要因素之一,通过弱化煤泥颗粒表面水化膜促进煤泥高效脱水是一种新的技术方法。为掌握基于弱化水化膜促进煤泥脱水机理,采用密度泛函理论方法模拟了不同长链烷基季铵阳离子(表面活性剂)在煤泥水主要矿物颗粒表面的吸附,通过对吸附构型、Mulliken键布局及电荷的分析,研究了水及药剂在高岭石(001)面、α-石英(001)面和蒙脱石(001)面的吸附机理;通过开展煤泥脱水试验和接触角测试,探讨长链烷基季铵盐药剂对煤泥水分和表面润湿性的影响规律。结果表明,水分子在不同种类矿物(001)面的吸附稳定性顺序为石英>高岭石>蒙脱石,石英对煤泥脱水影响大于高岭石和蒙脱石;长链烷基季铵盐药剂在矿物表面的吸附稳定性明显高于水分子,说明药剂与水分子的竞争吸附作用顺序是蒙脱石>石英>高岭石;长链烷基季铵盐与几种矿物(001)表面吸附均是以静电引力为主,弱氢键为辅。随着长链烷基季铵盐药剂用量的增加,煤泥滤饼水分先减少后增加,当药剂用量为500 g/t效果最好,水分降低2.25%以上;随着药剂用量和链长的增加煤泥表面疏水性显著增加。控制药剂用量是实现高效煤泥脱水的技术关键,添加适量的表面活性剂有利于弱化矿物表面的水化膜,过量长链烷基季铵盐阻碍煤泥脱水。     

煤泥水中高岭土颗粒表面荷电特性研究

煤泥水中高岭土颗粒表面电负性是其难以沉降的主要原因.采用电泳法研究了pH值、搅拌强度、浸泡时间、阳离子浓度与种类对高岭土颗粒表面Zeta电位的影响规律及不同矿物之间的相互作用.结果表明,搅拌使高岭土颗粒表面Zeta电位增大;Zeta电位随pH值增大和浸泡时间的延长先减小后增大,在pH值约为8及浸泡2d时均达到最小值;不同阳离子改变高岭土颗粒表面Zeta电位能力顺序为Al 3+>Ca2+>Mg2+>Na+;不同矿物颗粒间因互凝作用会增大颗粒表面的Zeta电位;FTIR分析表明,悬浮液中离子在高岭土颗粒表面的吸附及表面Si-O,Al-O及Al-OH基团的变化是其颗粒表面Zeta电位变化的内在原因.     

微细蒙脱石颗粒界面疏水改性机理研究

采用密度泛函理论方法计算了不同甲基取代程度的甲基胺类(伯胺、仲胺、叔胺和季铵)的分子形式和离子形式在蒙脱石(001)表面上的吸附能、吸附平衡构型和差分电子密度,并测试了药剂作用后蒙脱石悬浮液上清液透光率、表面对药剂的吸附量和表面接触角。结果表明:甲基胺类离子形式在蒙脱石表面的吸附能比分子形式的大很多,可以稳定吸附在表面上;烷基胺中N原子上的甲基对H原子的取代程度越高,吸附能越小,对蒙脱石表面的疏水改性能力越差;甲基胺类阳离子主要通过静电作用和氢键作用吸附到蒙脱石表面上;药剂作用后蒙脱石悬浮液的上清液透光率、表面对药剂吸附量和表面接触角的试验结果与模拟结果相一致。