蒙脱石分散体系中用Zeta电位修正静电作用能的计算

针对扩展DLVO理论的静电作用能计算中表面电位难以测定,讨论以Zeta电位代替表面电位进行静电作用能计算的可行性。计算了蒙脱石表面电位,运用扩展的DLVO理论分别用Zeta电位和表面电位计算蒙脱石悬浮液的临界硬度,并通过蒙脱石悬浮液的临界硬度试验进行验证。试验结果表明:(1)悬浮液中蒙脱石颗粒表面与滑动面之间的水和电解质离子起到屏蔽表面电位的作用,表面电位计算的静电势能并不能反映颗粒间的静电作用;用Zeta电位代替表面电位计算颗粒间静电作用能,与实验结果更相符;(2)颗粒间滑动层开始接触时,水化作用能开始增大,电解质离子不仅减小了颗粒间的静电斥力,还减小了滑动层厚度,使水化作用距离缩短,颗粒更容易接近从而发生凝聚;(3)随电解质浓度的增加,蒙脱石颗粒Zeta电位和表面电位的绝对值均表现为减小的趋势,且表面电位的变动幅度要远高于Zeta电位的变动;双电层与滑动层厚度均呈指数减小。     

微细粒锡石的凝聚与分散——理论与实践

本文较全面地论述了在有及无浮选剂存在条件下矿浆体系中矿粒之间可能存在的各种相互作用势能，给出了各种相互作用势能的计算公式。通过锡石表面Ｚｅｔａ电位和接触角的测定，计算了在不同油酸钠浓度下微细粒锡石表面极性相互作用能量常数、ＤＬＶＯ相互作用势能和扩展的ＤＬＶＯ相互作用势能，预测并解释了细粒锡石在矿浆中的凝聚与分散行为。根据理论计算结果和沉降试验结果的对比，指出了ＤＬＶＯ理论在解释有浮选剂存在条件下的矿粒凝聚与分散行为的不足，以及扩展的ＤＬＶＯ理论的正确性和较好的预测可信度。本研究可为锡石矿物的分选提供重要依据，也是对这两个理论在实际应用方面的重要拓展。     

微细粒鲕状赤铁矿、石英的分散行为与机理研究

通过不同力场中微细粒赤铁矿及石英颗粒的沉降及受力特性研究,得出分散-选择性絮凝是微细颗粒有效分选的途径。采用沉降实验考查了不同分散剂的种类、pH值、搅拌速度对赤铁矿、石英的分散行为影响规律。结果表明,三种分散剂对赤铁矿分散效果由强至弱的顺序为:六偏磷酸钠焦磷酸钠碳酸钠。通过Zeta电位测定和DLVO理论计算,分析了六偏磷酸钠提高赤铁矿分散行为的作用机理。     

从二氧化硅与二氧化钛混合悬浮液中选择性凝聚和分离二氧化钛

对二氧化钛持续不断地需求,使细粒二氧化钛与二氧化硅的分离成为重要的工业难题.本文研究了如何从水悬浮液中选择性凝聚分离高纯度、人工合成的、微米和亚微米级的二氧化钛微粒.通过胶体稳定性分析选择特定的电解质浓度和悬浮液pH.pH 8,电解质浓度20 mmol/L条件下,在很大固体浓度范围内从二氧化硅-二氧化钛混合悬浮液(50%:50%)中有效地分离出二氧化钛(高达99.6%).数据分析表明,随着固体浓度的增大,分离效率提高,这归因于絮凝物由‘自由"沉降方式向干涉沉降方式转变会影响二氧化硅颗粒向二氧化钛絮聚体内部的捕俘行为.     

压裂中煤粉对煤储层损害机理分析与防控对策

为了减轻煤储层压裂过程中煤粉对煤储层的损害,分析了煤粉的形成机理及其对煤储层损害的机理。以沁水盆地柿庄南区块为例,根据工业分析和X衍射资料,采用DLVO理论分析了煤粉的水润湿性。研究认为,因为煤粉具有一定的亲水性,煤粉运移容易受水流动的影响,因而压裂后的返排阶段与排水采气阶段是煤粉运移的主要阶段。从煤粉的来源和运移堵塞条件看,在近井带裂缝有效应力大、水流速度高的地方,容易形成煤粉运移损害。采取以下措施可减少煤粉运移损害:在压裂时尽量避开原生煤粉发育的软煤层段;压裂液中避免使用阴离子表面活性剂;在顶替液阶段可适量注入阳离子表面活性剂;煤层气井压裂后的排采过程中,应严格控制排水速度。     

微细粒锡石—石英疏水凝聚研究

本文研究了油酸钠在微细粒锡石、石英表面的吸附状况及在有油酸钠存在的条件下，锡石、石英以及锡石和石英粒子之间的互凝。通过理论计算用扩展的DLVO理论进行了验证，并对DLVO和扩展的DLVO理论在浮选剂存在条件下矿粒行为的预测进行了比较。     

赤铁矿-油酸钠体系与界面相互作用

从微粒间的界面相互作用这一角度, 探讨了经油酸钠作用后微粒赤铁矿的疏水凝聚行为, 从而从一个重要方面揭示了赤铁矿-油酸钠体系的浮选机理。并证明了经药剂作用后的疏水矿粒间的凝聚行为只能用扩展的DLVO 理论来描述, 而用经典的DLVO 理论来描述存在较大的局限性。     

赤铁矿－油酸钠体系的界面力机理研究

从微粒间界面相互作用力的角度研究了经油酸钠作用后微粒赤铁矿的疏水凝聚行为，揭示了赤铁矿－油酸钠浮选体系机理的一个重要方面。并且，证明了经药剂作用后的疏水矿粒间的凝聚行为只能用扩展的ＤＬＶＯ理论来描述，经典的ＤＬＶＯ理论用于此存在较大的局限性。     

石英与蛇纹石异相凝聚及其对黄铁矿浮选的影响

通过单矿物和人工混合矿的浮选试验、Zeta电位测试、吸附量测试,研究了蛇纹石和石英异相凝聚的机理,以及对黄铁矿浮选的影响,以进一步探索多种矿物的体系中,蛇纹石对硫化矿物浮选影响的主要原因。结果表明:通过添加石英,可以恢复黄铁矿对捕收剂的吸附量,减弱蛇纹石的不良影响,不同粒级的石英与蛇纹石的异相凝聚作用强弱不同,粒级越细的石英,与蛇纹石的异相凝聚作用越强。     

煤中树脂体的浮选研究

通过在矿浆中添加表面活性剂的浮选试验，寻找到一种能选择地抑制煤的表面活性剂，并通过研究表面活性剂处理前后煤与树脂体颗粒表面Zeta电位的变化，说明该表面活性剂选择性地抑煤的原因。     

蒙脱石水化膨胀抑制对煤泥水过滤的影响

为了研究蒙脱石水化膨胀抑制对煤泥水过滤的影响,采用氯化钾和苄基三甲基氯化铵(TMBAC)作为抑制剂,在抑制和非抑制状态下进行了含蒙脱石煤泥水的过滤试验。结果表明:氯化钾和TMBAC对蒙脱石水化膨胀均有较好的抑制作用,氯化钾质量分数为1.12%和TMBAC质量分数为0.4%时,可以使蒙脱石的防膨率达90%。与非抑制状态相比,抑制状态下含蒙脱石煤泥水过滤的滤饼水分降低、过滤时间缩短和脱水速率增大,且TMBAC抑制状态下含蒙脱石煤泥水过滤效果更好。氯化钾和TMBAC通过水化能较低的K+,C6H5CH2—N+(CH3)3进入蒙脱石层间,限制层间阳离子和水分子的扩散运动,达到蒙脱石水化膨胀的抑制。C6H5CH2—N+(CH3)3还可以吸附在蒙脱石和煤颗粒表面,增加蒙脱石和煤颗粒的疏水性,起到助滤剂的作用。     

煤泥浮选过程中六偏磷酸钠对蒙脱石分散行为影响

通过测定润湿接触角和Zeta电位分析了蒙脱石颗粒对煤泥浮选的作用,考察了六偏磷酸钠对煤和蒙脱石浮选行为的影响。依据扩展DLVO理论的计算,分析了分散剂影响煤和蒙脱石浮选行为的作用机理。结果表明：蒙脱石颗粒严重抑制了煤泥浮选,使精煤可燃体回收率从44.11%降至11.68%;六偏磷酸钠可改善浮选效果,使精煤可燃体回收率提高2个百分点;六偏磷酸钠增大煤和蒙脱石颗粒表面电位绝对值,从而提高颗粒间静电斥能,同时六偏磷酸钠附着在煤颗粒和蒙脱石颗粒表面,增强颗粒间的亲水作用能,并且六偏磷酸钠水解形成的长链分子吸附于颗粒表面后,使颗粒相互靠近时产生较强的空间稳定化作用,增大颗粒之间的空间斥力。     

六偏磷酸钠对蛇纹石作用机理分析

通过浮选试验、Zeta电位测试、DLVO理论计算等方法研究了六偏磷酸钠对蛇纹石浮选行为及表面性质的影响。浮选试验结果表明,蛇纹石可浮性较差,六偏磷酸钠可很好地抑制蛇纹石上浮。机理分析表明,六偏磷酸钠通过与蛇纹石表面Mg2 作用吸附于蛇纹石表面,并使其更加亲水,从而达到抑制效果。DLVO理论计算结果表明,六偏磷酸钠可改变蛇纹石微粒的分散状态。      

水质硬度对煤泥水中煤和高岭石颗粒分散行为的影响

利用扩展的DLVO理论计算了2种硬度条件下煤和高岭石组成的煤泥水中颗粒之间的相互作用,建立了包括范德华作用能、静电作用能与界面极化作用能与颗粒间距的势能曲线,并进行了沉降试验.结果表明:当水质硬度为1.0 mmol/L时,煤颗粒之间、高岭石颗粒之间以及煤与高岭石颗粒之间都不凝聚而处于悬浮态;当水质硬度为10.0 mmol/L时,煤颗粒之间最易凝聚,其次是煤颗粒和高岭石颗粒凝聚,剩余的高岭石颗粒始终不凝聚而分散悬浮于水中.     

微生物絮凝剂絮凝机理的初步研究

通过絮凝实验和高岭土表面zeta电位测定,初步研究了agrobacteriumradiobacter菌产生的絮凝剂的絮凝特性和絮凝机理,结果表明阳离子Ca2+、Al3+、Fe3+通过中和高岭土表面的负电荷和增加微生物絮凝剂在高岭土颗粒表面的吸附而促进微生物絮凝剂的絮凝性能;在pH2.0~10.0范围,微生物絮凝剂均有良好的絮凝活性,并且加入微生物絮凝剂后,高岭土的zeta电位曲线下移,表明它对高岭土的絮凝作用不是以电中和为主的,而是以吸附架桥为基础的;不同温度条件下(40~100℃)加热30min,絮凝活性变化很小,表明微生物絮凝剂是表面带阴离子的具有热稳定性的多聚糖类生物大分子,而不是对热敏感的蛋白质类物质,同时紫外扫描光谱也证明了该絮凝剂中不含蛋白质类成分和核酸。     

铜萃取过程污物的形成机理研究

对铜溶剂萃取过程污物的生成机理进行了研究。结果表明, 浸出液pH 值、有机相与水相比例(O/A)是影响萃取污物量的主要因素。萃取过程中, 污物量随萃取pH 值升高而增加, 随相比增大而减少。浸出液中Fe³⁺ 、Mg²⁺等离子、微细气泡和悬浮微粒是生成萃取污物的主要原因。当pH>2.5 时, Fe³⁺发生一系列的水解与络合作用, 生成多核羟基络离子或Fe-SO₄ 络合物;而FeOH²⁺ 、Fe₂(OH)₂⁴⁺等络离子还可能发生多聚反应, 从而形成乳化层。     

机械能输入对超净煤分选中絮团生成的影响

研究了超净煤制备工艺中机械能输入对絮团生成的作用机理,利用扩展的DLVO理论计算微细煤粒间的作用势能并绘制势能曲线,说明机械能的输入是使微细煤粒间克服势能曲线能垒形成絮团的必要条件;对絮团生成过程进行动力学分析计算,说明机械能输入对絮团生成的影响。为了验证机械能输入对絮团生成的影响,通过沉降试验,证实机械能输入对絮团效率的作用,发现搅拌速度在500~2 000 r/min时,絮团效率迅速增加,在2 000 r/min时达到峰值,此后搅拌速度增加絮团效率基本稳定,无明显变化;通过分析金相显微镜拍摄的絮团图片,证实机械能输入对絮团形态的作用,发现絮团的结构随着机械能的输入由松散逐渐紧实,而机械能输入过量后,絮团结构又重新被破坏,最终成为疏松的链状絮团;通过常规浮选法,证实不同机械能输入对超净煤品质的作用,发现在搅拌速度为2 000 r/min时,超净煤产品产率最高,灰分最低。     

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。