水煤浆添加剂改性木质素磺酸钠结构与性能的研究

经化学改性后的木质素磺酸钠作为水煤浆添加剂用于同煤制浆,可使煤浆浓度提高２％,并且浆的稳定性也有明显改善,傅立叶红外光谱（ＦＴＩＲ）分析结果表明,改性以后木质素磺酸钠的活性基团增加,表面活性提高,实验还借助于紫外与可见分光光度法（ＵＶＶＳ）和ξ－电位测定仪,研究了煤水分散体系界面性质对水煤浆成浆性的影响。     

木质素磺酸钠对水煤浆稳定性的影响研究

论文研究了中国矿业大学(北京)研制的萘系分散剂KY33与两种不同变质程度煤的制浆效果以及添加木质素磺酸钠对水煤浆的稳定性的影响。通过制浆试验,合理选择配比进行制浆,确定KY33的最佳用药量,并通过添加木质素磺酸钠来提高水煤浆的稳定性。利用Turbiscan Lab稳定性分析仪对复配药剂制备的水煤浆的稳定性进行评价。结果表明:不同变质程度的煤对应的KY33最佳用药量不同,但添加适量木质素磺酸钠均可有效的提高浆体的稳定性。     

电场对高岭石表面重金属离子吸附特征的影响

电动力学修复技术可有效去除煤矿区污染土壤中的重金属离子。为阐明电场对高岭石表面重金属离子吸附特征的影响规律,以矿区土壤中Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ) 3种常见重金属元素为研究对象,初步构建三维可视化模型,优化得到稳定的高岭石-溶液-高岭石模拟体系,运用分子动力学模拟方法,探究电场作用下重金属离子在高岭石(001)晶面的吸附方式、原子密度分布、扩散系数及径向分布函数的演化规律。结果表明：电场方向为+Z时,电场促进重金属离子和硅氧烷表面之间的络合作用,重金属离子第1水化壳的配位数随着电场强度增大而减少,外层配合物吸附百分比随着电场强度增大而增大。电场方向为-Z时,外层配合物吸附百分比随着电场强度增大而降低,高岭石表面与重金属离子相互作用减弱,更多的重金属离子游离在溶液中与氯离子配对;电场极化作用下重金属离子第1和2水化壳之间没有明显分界,水化壳之间存在水分子交换;电场作用下重金属离子在高岭石(001)面上的均方位移曲线MSD表现出各向异性,X、Y方向扩散系数大于Z方向,总扩散系数随着电场强度的增大而增大,扩散系数受电场正负方向的影响不明显;Pb(Ⅱ)离子和Cd(Ⅱ)离子在高岭石表面上...     

高岭石对金属阳离子的吸附特性研究

煤泥水中高岭石颗粒表面荷负电是其难以沉降的主要原因.通过高岭石对Ca2+、Mg2+、K+、Na+四种离子,分别进行了单离子吸附试验、双离子的竞争吸附试验和四离子的竞争吸附试验,使用离子色谱仪测定在不同的吸附条件下各金属阳离子的浓度,并计算其吸附量.结果表明:高岭石对金属阳离子的吸附量随着吸附时间的增加而增加,约90min后趋于平衡;高岭石对单种金属阳离子的吸附量大小顺序为:Ca2+>Mg2+>K+>Na+,在双离子和四离子竞争吸附中,其吸附竞争能力也满足该规律.本研究将为水质调控的煤泥水絮凝沉降处理技术提供理论基础.     

阳离子型絮凝剂片段在高岭石表面的吸附机理研究[1]

采用密度泛函理论(DFT)研究了3种不同结构的阳离子聚丙烯酰胺片段（EA,EMA,EAA）在高岭石表面的吸附机理。通过Mulliken布局分析、电子密度差以及吸附原子态密度对吸附体系的成键性质和相互作用类型进行了分析。结果表明,三种阳离子聚丙烯酰胺片段在高岭石（00-1）Si-O端面吸附能均要大于其在高岭石（001）Al-O端面的吸附能,主要吸附在高岭石（00-1）Si-O端面,三种阳离子聚丙烯酰胺片段在高岭石表面的能大小顺序为EA＞EAA＞EMA,经过Mulliken电荷和态密度分析,三种阳离子聚丙烯酰胺片段在高岭石（00-1）Si-O端面吸附主要为氢键。     

木质素磺酸钠在磷矿正浮选脱镁中的应用及其机理研究

磷矿是不可再生的战略性矿产资源,在国民经济中具有重要的作用。我国磷矿资源储量位居全球第二,但平均品位仅有17%,且钙镁碳酸盐杂质含量高,分选难度大。本研究测试了一种高效的白云石抑制剂木质素磺酸钠对白云石、磷灰石单矿物和人工混合矿浮选行为的影响,并通过Zeta电位和XPS等分析测试手段研究其作用机理。试验结果表明,木质素磺酸钠可以有效地抑制白云石,而几乎不影响磷灰石的浮选;Zeta电位测试结果表明木质素磺酸钠能够阻碍油酸钠在白云石表面吸附,而几乎不影响油酸钠在磷灰石表面吸附;XPS测试结果表明木质素磺酸钠以化学吸附的形式作用在白云石钙、镁位点,而在磷灰石表面以O-H…F氢键形式进行吸附,因此油酸钠能够取代磷灰石表面的木质素磺酸钠而不影响木质素磺酸钠在白云石表面吸附。木质素磺酸钠作为一种易溶于水、选择性好、低毒环保的白云石抑制剂,对于实现磷矿正浮选脱镁具有重要的意义。     

二氧化碳在高岭石孔隙中吸附的分子模拟

为了研究二氧化碳在高岭石孔隙中的吸附行为,应用Materials Studio软件,通过巨正则蒙特卡洛和分子动力学模拟方法,对2 nm、5 nm以及8 nm的高岭石孔隙在0.25 km到2.5 km范围内每间隔为0.25 km的埋深下对于二氧化碳的吸附作用进行了研究。研究结果为:随着高岭石孔径的增大,二氧化碳的吸附量增大,等量吸附热减小,而随着埋深的增大,二氧化碳的吸附量以及等量吸附热减小,吸附量和等量吸附热在埋深为0.75 km时达到最大。等量吸附热均小于42 kJ/moL,表明二氧化碳在高岭石孔隙中的吸附为物理吸附。二氧化碳分子在靠近壁面的位置出现三个吸附峰,由靠近壁面的位置往孔隙内部分别是主要吸附层、次要吸附层以及游离层。     

甲烷在高岭石狭缝中吸附的分子模拟

为了探究页岩储层中粘土矿物对甲烷的吸附机理,通过巨正则蒙特卡洛及分子动力学模拟方法,采用Materials Studio软件计算了缝宽为2、5、8 nm的高岭石狭缝在埋深为1、2、3、4、5 km的储层环境中对甲烷的吸附作用。结果表明:随着缝宽的增大,甲烷的绝对吸附量增大,等量吸附热减小;随着埋深的增大,甲烷的绝对吸附量和等量吸附热均先增大后减小,4 km时最大。且等量吸附热介于7～12 kJ/mol之间,小于42 kJ/mol,表明是物理吸附。甲烷沿垂直于高岭石壁面的方向出现吸附分层的现象,靠近壁面的为主要吸附层,然后依次是次要吸附层和游离层,三个吸附层的自扩散系数依次增大。     

聚天冬氨酸、木质素磺酸钠及其复配物对选煤水系统缓蚀性能的研究

研制开发了高效、可生物降解的环保型水处理缓蚀剂。采用旋转挂片法对聚天冬氨酸(PASP)、木质素磺酸钠(SLS)及其复配物对碳钢的缓蚀性能进行了研究。试验结果表明:单独使用PASP,在用量为200mg/L时,缓蚀率达94.56%;单独使用SLS缓蚀性能不理想,在用量为300mg/L时,缓蚀率仅为30.13%;将一定量的SLS与PASP进行复配后,缓蚀率得到了明显提高,加入200 mg/L的SLS,PASP用量仅为40 mg/L时,缓蚀率达到了92.42%。复配后减少了PASP用量,降低了成本。     

改性木质素磺酸盐水煤浆添加剂的性能研究

经化学改性后的木质素磺酸钠作为水煤浆添加剂用于盘江煤制水煤浆，最高制浆浓度达到71％，浆的稳定性有明显改善。实验借助流变仪研究了浆的流变性能，并通过对吸附量和ζ电位的测定，研究了煤水分散体系界面性质对水煤浆成浆性的影响。     

煤泥对木质素系分散剂的吸附性能研究

为了解木质素系分散剂(LS)对煤泥成浆性能的影响,根据LS在煤泥表面的静态吸附试验,采用动力学方程和等温吸附模型对吸附曲线进行拟合分析,研究LS在煤泥表面的吸附作用机理。结果表明:LS初始浓度对吸附过程有显著影响,初始质量浓度为0.4 g/L时,吸附效果最佳;LS初始浓度相同时,吸附量随温度升高而增加;吸附过程符合伪二级动力学方程,吸附速率由表面扩散和颗粒内扩散联合控制;吸附行为符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,热力学参数计算结果表明LS主要通过氢键、静电等作用自发吸附在煤泥表面,通过增加煤泥表面润湿性,提高浆体分散稳定性。     

羟基钙在高岭石两种(001)晶面的吸附机理

利用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,研究了羟基钙在高岭石2个不同的(001)面的吸附机理。研究结果表明,羟基钙在高岭石2个性质不同的(001)晶面均可发生稳定吸附,但在这2个表面,羟基钙的吸附机理不同。在铝氧羟基(001)面,羟基钙中钙离子有脱离羟基钙的趋势,羟基钙以氧原子与表面氢原子成键吸附为主,且在由表面3个H原子围成的穴位处最为稳定,同时与表面有较弱的静电作用;而在硅氧(001)面,羟基钙中钙原子与氧原子结合紧密,钙原子带有大量正电荷与荷负电底面以静电吸附方式结合,稳定作用于底面硅氧原子围成的十二元环中心处。在溶液环境中,水分子对羟基钙在铝氧(001)面吸附影响大而对硅氧(001)面影响较小。     

阳离子促进高岭石表面絮凝过程研究

在传统尾矿处理过程中存在微细粒矿物难以沉降的问题,因此本文以高岭石为例,研究了在使用聚丙烯酰胺作为絮凝剂的条件下,加入丁胺、十二胺、十四胺、十六胺以及十八胺等阳离子对高岭石悬浮液沉降过程的影响,通过第一性原理计算发现,阳离子在高岭石表面的吸附主要是以离子性的氢键为主,随着碳链的增长,其键级略有增长,其吸附能也不断增加,说明阳离子在矿物表面的吸附能力随着碳链增长而逐渐增强。通过试验研究发现当碳原子数小于14时,阳离子对高岭石悬浮液絮凝促进效果随着阳离子碳原子数的增加而增强,当碳原子数大于14时,阳离子对高岭石悬浮液絮凝促进效果随着阳离子碳原子数的增加而减弱,这主要是由于其碳链过长,在悬浮液中分散性不好所导致。     

冷等离子体辅助硅烷表面改性高岭石的研究

采用等离子体预先处理和硅烷偶联剂表面修饰法制备了硅烷-接枝高岭土。通过沉降特性、X射线衍射和红外光谱等分析表征方法,研究了等离子体对高岭石晶体结构和表面性质的影响。结果表明:经氧气等离子体处理后高岭土在水中分散性显著提高,红外光谱显示在3010 cm-1和2904 cm-1处产生了新的红外吸收峰,其表面化学性质发生变化。对比硅烷直接改性和等离子体预处理硅烷改性高岭土样,后者具有明显的甲基和乙烯基双键等乙烯基硅烷的红外吸收峰。可见等离子体预先处理可显著改善高岭石的反应活性,使其易与硅烷偶联剂发生接枝化学反应。     

一水硬铝石与高岭石的晶体结构和表面性质

对一水硬铝石和高岭石的晶体结构及表面性质进行总结和归纳,对高岭石颗粒的分散与聚团行为进行试验研究和理论计算。旨在为我国一水硬铝石型铝土矿的有效分选提供基础资料。高岭石是典型的具有１：１型层状结构的铝硅酸盐,其溶液特性及荷电性质对颗粒的分散与聚团行为具有重要影响,实现一水硬铝石与高岭石的有效分选的重要前提之一是调节其表面性质,实现体系高效分散。     

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。     

木质素吸附剂合成及吸附铀性能研究

利用成本低廉、来源广泛的可再生资源——酸析木质素作为主要原料,通过两步反应法:1)Mannich反应引入弱碱性基团,2)O-烷基化反应引入强碱性基团,制备出同时具有强碱性、弱碱性的木质素基吸附材料。采用红外光谱、元素分析对产物进行表征,结果表明,在木质素分子结构上成功引入了胺基基团;并且通过静态吸附试验,测试了该吸附剂在低浓度含铀溶液中的吸附效果。试验结果表明,当溶液的pH值为2.0,铀质量浓度为6 mg/L,吸附剂的用量为10 g/L时,溶液中铀的去除率可以达到93%以上。     

焙烧温度对高岭石与硫代硫酸金相互作用的影响

因火法冶炼的高温活化作用,金可能与高岭石等硅酸盐类矿物相互作用,导致金的回收难度增大,探索焙烧温度对金与高岭石相互作用的影响具有意义。将室温高岭石及不同焙烧温度下的高岭石焙渣分别与硫代硫酸金充分混合进行搅拌试验,结合红外光谱和X射线衍射对高岭石与硫代硫酸金相互作用进行机理探讨。在矿浆浓度28.6%、初始金浓度85mg/L、搅拌转数500r/min及搅拌时间30min的条件下,得出高岭石与硫代硫酸金吸附能力强。与室温搅拌相比,焙烧活化了高岭石,增强了高岭石对硫代硫酸金的吸附效果。经700℃焙烧后的焙渣对硫代硫酸金的吸附量急剧增加,表明该温度下的焙渣对硫代硫酸金的吸附能力强。