聚醚聚羧酸盐在煤粒表面的吸附与分散作用研究

通过与直链聚丙烯酸/苯乙烯磺酸盐(PAA-SSS)和壬基酚聚氧乙烯醚(NP-8)比较,研究了梳型聚醚聚羧酸盐(PC-350)对彬长煤的成浆性能与其在煤粒表面的吸附行为之间的关系,分析了不同分散剂对煤表面Zeta电位的影响.研究发现,直链型PAA-SSS以卧式吸附在煤粒上,吸附量和吸附速率最小,其通过静电斥力作用使浆体具有较好的流动性,但稳定性较差;NP-8通过单点尾式吸附方式,具有较大吸附量和较快吸附速率,但其降粘性能不好;梳型PC-350以梳型方式吸附,其吸附量和吸附速率居中,而其成浆性能(分散降粘和稳定性)最好,其既具有离子型侧基的静电作用保证了分散降粘,又引入了聚醚亲水侧链空间位阻作用增加了浆体稳定.     

氯化钠对煤泥浮选的影响及作用机理

通过对煤粒表面Zeta电位的分析、浮选过程中煤泥颗粒大小的量化评价和矿浆流变性能的研究,探讨了氯化钠对煤泥浮选的影响及作用机理.结果表明:氯化钠的加入降低了煤粒表面的Zeta电位,从而减弱了煤粒之间及煤粒与气泡之间的静电斥力作用,进而促进颗粒之间的凝聚以及颗粒与气泡之间的碰撞和黏附效果;随着氯化钠浓度的增大,矿浆的黏度及表观粒径逐渐增大,这也进一步验证了氯化钠的添加促进了煤粒之间的凝聚,可以使浮选泡沫更加稳定,进而提高煤泥的可燃体回收率.与去离子水体系相比,当氯化钠添加浓度达到0.2mol/L时,煤泥浮选的可燃体回收率提高约26个百分点,达到90.71%.     

碳纳米管的表面修饰及分散机理研究

为了探讨多壁碳纳米管(MWCNTs)在水性体系中的分散性及分散机理,以阿拉伯胶(GA)为分散剂(SAA),采用SAA超声处理法对MWCNTs进行表面修饰,制备了分散性能良好的MWCNTs悬浮液.采用紫外分光光谱吸光度法(UV-vis)定量分析及TEM测试表征了GA对MWCNTs分散性能的影响,结果表明:当GA质量浓度为0.45g/L时,悬浮液中MWCNTs质量浓度达到最大值,为初始质量浓度的90.67%,且悬浮液相当稳定,静置80h,MWCNTs质量浓度仅降低11.45%.通过测定等温吸附曲线对GA的吸附分散机理进行了分析和讨论,结果表明:GA在MWCNTs表面为典型的"SL"型两阶段吸附,当GA质量浓度为0.45g/L时,在MWCNTs表面达到吸附饱和状态.GA能够通过其分子长链的包覆作用改善MWCNTs的亲水性和分散性.     

碳纳米管在水性体系中的分散性能及机理

为了探求碳纳米管在水性体系中的有效分散方法及分散性能,以阿拉伯胶(GA)、曲拉通(Tx100)、十六烷基三甲基溴化铵(TB)、十二烷基磺酸钠(SDS)4种表面活性剂(SAA)为多壁碳纳米管(MWNTs)的分散剂,采用SAA超声分散法及酸处理法制备了11种分散液。结合静置离心法研究了不同种类SAA单掺的分散效果,结果表明:单掺GA对MWNTs分散效果最好,离心170 min后才开始分层。首次采用紫外分光光谱吸光度法评价了不同种类SAA复掺及SAA掺量变化对MWNTs分散性能的影响,测试结果表明:复掺Tx100与GA效果最好;当GA掺量为0.45 g/L时效果最好;比较二者分散效果后知:GA掺量为0.45g/L的悬浮液分散效果最佳。采用傅里叶红外光谱(FTIR)检测混酸氧化后MWNTs表面的基团,分析可知:经混酸处理后,MWNTs表面成功引入了羟基和羧基等官能团。     

水煤浆制浆试验研究与制备因素分析

采用两种低阶煤－阜新长焰煤和神木不粘煤进行了成浆性试验研究。结果发现,它们的成浆性很差,属难制浆煤种。全面分析了制浆的影响因素,对低阶煤而言,成浆性差是由于煤中富含含氧官能团,较高的最高内在水分和较差的可磨性,因此提出了采用低温热解的方法以提高煤粒表面的疏水性,从而改善其成浆性,本研究对低阶煤制浆进行了有益的尝试。     

分光光度法测定阴离子表面活性剂在煤表面的静态吸附

为了测定阴离子表面活性剂在煤粒表面的吸附量,利用紫外分光光度法,检测了溶液在煤表面吸附前后的质量浓度,并计算了添加剂在煤粒表面的吸附量．结果表明,紫外分光光度法检测阴离子表面活性剂质量浓度快速准确;不同变质程度的煤粒表面吸附平衡时间不同,即长治煤表面为10h,乌兰煤面为18h,白芨沟煤为20h;同种煤表面的静态饱和吸附量不同,即煤样1吸附量为0．68mg／g,煤样2吸附量为0．76mg／g,煤样3吸附量为0．91mg／g．     

煤泥高效调浆理论研究与应用

基于煤粒与捕收剂充分接触和有效黏附是实现煤泥调浆前提条件的认识,应用Sommer-feld颗粒间碰撞模型,导出了调浆过程中颗粒分散后的碰撞概率,并用颗粒绕流效应对碰撞概率进行了修正,考察了高剪切条件下实际流场中油滴与煤泥颗粒碰撞的规律.提出了捕收剂与煤泥颗粒有效吸附概率的概念,讨论了煤泥高效调浆的技术途径,并进行了调浆试验.结果表明:提高调浆剪切强度,保证调浆时间是确保浮选精煤回收率和质量的关键,过度调浆不利于提高浮选精煤回收率.     

阴/阳离子二元表面活性剂复配体系的发泡性能研究

研究了4种不同结构的阴离子表面活性剂(SDS、AES、AESS3、AESS7)与阳离子表面活性剂1227的复配相容性,并用Ross-Mile泡沫仪和搅拌法测试了它们及其复配液起泡性能与泡沫稳定性.研究结果表明分子中引入聚氧乙烯链可以提高阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂1227复配相容性,聚氧乙烯链越长,复配相容性越好;分子中引入较大空间体积位阻亲水基(琥珀磺酸酯)有利于阴、阳离子表面活性剂复配相容性;分子中既含聚氧乙烯链,又具有较大空间位阻亲水基(琥珀磺酸酯)的阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂1227具有较好的复配相容性.所选的阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂1227复配会降低其起泡能力,但与少量1227复配可以提高其泡沫稳定性.     

不同水煤浆添加剂与煤之间的相互作用规律研究--分散剂用量对水煤浆流变特性的影响(Ⅳ)

用6种分散剂和6种不同变质程度的煤进行了成浆实验以研究分散剂的用量对水煤浆(CWS)流变特性的影响．结果表明，分散剂的种类和用量不仅影响CWS的表观黏度而且还影响其流变特性．分散剂用量过多或过少都会增加CWS的表观黏度，但不同分散剂的最佳用量范围不同，这主要取决于分散剂的结构、性质及其与煤粒间的相互作用特征．分散剂用量主要关系到煤粒表面改性的程度；分散剂的种类主要影响到改性煤粒表面的结构特征．     

扩散剂 MF 工艺技术改革的探索

<正> 扩散剂 MF 是甲基萘磺酸钠(包括α—甲基萘磺酸钠和β—甲基萘磺酸钠)和甲醛的缩合物。它是萘(包括甲基萘、二甲基萘等)—硫酸—甲醛缩合物系列产品(简称 NSF系列)之一。MF 是一种阴离子表面活性剂,有良好的扩散性能,主要用于分散不溶于水的染料(如分散兰2BLN、HGL 等),也可用作颜料、涂料、光亮剂等在水中的分散剂。此外,还可用作混凝七的早强减水剂,在最佳配方时减水率可达25%以上,混凝土可提高标号2级。     

射流-搅拌耦合式浮选装置强化煤泥调浆浮选

为研究射流-搅拌耦合式浮选装置内药剂在煤泥颗粒表面的吸附，强化煤粒改性效果，利用Fluent软件模拟耦合式浮选装置流场，分析流体应变速率、最小涡尺度及湍流动能等流体动力学参数，试验研究不同入料压力调浆后煤粒表面捕收剂吸附密度、表面疏水性及浮选动力学特征.结果表明：随入料压力增加，流体应变速率逐渐增加，最小涡尺度逐渐减小，驱动叶轮处流体应变速率显著高于其他位置，且此处最小涡尺度最小；搅拌叶轮和驱动叶轮处湍流动能较高，最小涡尺度较小，应变速率较高；煤泥颗粒表面捕收剂吸附密度、接触角、浮选动力学常数和最大可燃体回收率均随入料压力的增加而增加，入料压力为0.24 MPa时，试验值最大，捕收剂吸附密度、煤样接触角、浮选速率常数和可燃体回收率分别为0.93 mg/g, 95.91°,0.045 8 s^-1和89.27%,之后下降，射流-搅拌耦合式浮选装置最佳煤泥浮选入料压力为0.24 MPa.     

溶剂环境对纳米碳管分散特征的影响

纳米碳管(CNTs)的环境行为和风险很大程度上受其分散状态的影响.以往对CNTs分散机制的研究主要针对水相体系,适用于水相环境的分散机制能否在其他溶剂环境中适用有待检验.本研究选取聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为分散剂,探究了不同溶剂环境下PSS和PVP的吸附及分散CNTs的能力.结果表明,与纯水环境相比,20%乙醇-80%水共混溶液(体积分数)中聚合物及CNTs表面官能团的电离程度均较低,带电量较少,降低的静电排斥力使得PSS在CNTs上吸附增加;而降低的静电吸引力导致PVP在CNTs上吸附降低;同时,20%乙醇-80%水共混溶液中CNTs的分散量均低于纯水中的分散量,这主要是因为电离程度的降低导致CNTs之间的静电斥力降低.     

Fenton试剂作用下煤的渗透规律及增透机理研究

为研究Fenton试剂作用下煤的渗透规律及增透机理,对焦作煤业(集团)有限责任公司九里山煤矿的无烟煤、安阳市主焦煤业有限责任公司的焦煤、义马煤业集团股份有限公司杨村煤矿的长焰煤等3种不同煤阶的煤样,利用Fenton试剂进行加压饱和浸泡试验,研究其渗透率变化情况,并通过对比试验前后各煤样核磁共振T_2谱和红外光谱,分析探讨了Fenton试剂作用下煤样的增透机理。结果表明:Fenton试剂作用后,煤样中大孔和裂隙体积增大,内部连通性变好; Fenton试剂作用后,煤样表面含氧官能团增加,抑制了煤对瓦斯的吸附能力;通过3种煤样的对比试验发现,Fenton试剂作用对低阶煤煤样有较好的增透效果。研究结果可为提高煤层的透气性提供新的方法和理论指导。     

超声波处理对煤泥特性的影响研究

为了提高煤泥浮选的效率和选择性，提出了在浮选前对煤泥进行超声波预处理的方法．利用扫描电镜、激光粒度仪和图像识别软件等研究了超声处理对煤泥特性的影响．比较了超声波处理前后相同粒级煤泥的产率、硫分、灰分和圆形系数，分析了超声波处理前后煤泥颗粒的表面状态，并用真空浮选试验进行了验证．浮选速度试验结果表明，超声处理后精煤的硫分、灰分较超声波处理前分别降低了33．84％和32．09％，前2min的精煤产率平均提高了约10％．试验证明超声处理改变了煤泥颗粒的大小、形状以及煤粒表面的状态，促使煤粒与黄铁矿、矸石解离，因此超声波预处理是煤泥浮选脱硫降灰的一种有效方法．     

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.     

难选煤泥形貌特征及搅拌强化可浮性试验研究

运用扫描电镜（SEM）研究高灰难选煤泥的形貌特征,发现煤泥表面罩盖着大量的异质细泥,煤粒的微细裂隙中嵌布着高灰泥质,这些细泥主要是微米级的高岭土等易泥化的黏土矿物.在此基础上研究了调浆搅拌转速对煤粒的Zeta电位、接触角以及浮选指标的影响.结果表明：搅拌转速的增加,可降低煤粒表面的Zeta电位;强搅拌可清除粗煤粒表面的部分细泥罩盖层,提高煤粒的表面疏水性,最佳搅拌转速为2 200～2 400r/min;在保证精煤质量的同时,强搅拌条件下的精煤可燃体回收率比弱搅拌条件下提高10%以上.     

电化学处理煤泥水沉降特性的研究

添加絮凝剂和凝聚剂解决高泥化煤泥水沉降存在成本高、效果不佳的问题,采用电化学预处理煤泥水的方法,考察了电解后煤泥水的沉降特性,研究并优化了电解条件.利用电泳仪、红外光谱以及影像分析仪表征了电解前后煤颗粒表面电动电位、官能团以及絮团大小变化.结果表明:采用3种电解质对煤泥水进行电化学预处理后沉降效果得到明显改善,沉降速度提高约3cm/min,上清液浊度降低约8.3NTU.MgCl2电解质好于NaCl和AlCl3.最佳条件为:电流0.75A,电解时间10min.电化学预处理,改变了煤泥水中固体颗粒表面的电荷量,电解质在水中电解产生的离子消除了固体表面电荷、压缩双电层,达到了减小甚至消除相同固体颗粒之间的相互排斥作用而凝聚,原来的强极性官能团转化为弱极性官能团,憎水性增强,使煤泥易于沉降.     

丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯悬浮溶胀接枝共聚

为了提高丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯(AN-CPE-St)悬浮溶胀接枝共聚的稳定性和制备颗粒特性良好的共聚树脂，研究了聚乙烯醇/活性磷酸钙(PVA/HAP)复合分散体系在悬浮共聚合中的作用.通过分析共聚树脂的颗粒特性和分散剂在树脂颗粒中的分布，阐明复合分散体系的分散和稳定作用机理.研究发现，当PVA或HAP分散剂单独使用时，聚合都出现产物结块现象.当PVA/HAP质量比为1.0∶2.2时，共聚树脂颗粒规整，粒度适宜.随着复合分散体系用量的增加，共聚树脂的平均粒径减小，而AN St共聚物细粒子增多.PVA/HAP复合使用时，可在分散油相表面形成双层保护膜，对分散油相起胶体保护和机械隔离作用.     

表面活性剂在Al(OH)_3/水界面上的吸附

本文考察了氢氧化铝(ATH)的表面电性质及其对表面活性剂在ATH/水界面上吸附性能的影响.结果表明:在一般情况下ATH表面荷正电,可以吸附阴离子表面活性剂而不吸附阳离子表面活性剂;但通过对无机阴离子SO_4~(z-)的特性吸附使其表面荷负电时,则可以吸附阳离子表面活性剂.因此,利用ATH的零电点和对无机阴离子的特性吸附是实现其表面有机化改性的实验基础.另外,对Ba~(z+)在吸附阴离子表面活性剂SDBS过程中的“活化”作用也进行了考察.     

添加剂对新拌高铝浇注料ζ电位的影响研究

以特级阳泉矾土细粉、日产纯铝酸钙水泥、开封产纯铝酸钙水泥为原料,外加三聚磷酸钠、六偏磷酸钠配成稀分散体系,采用日产ZC-2000微电泳仪,测定了各稀分散体系的ζ电位;采用旋转黏度计测量了新拌浇注料浆体的表观黏度.研究表明,加入适量的添加剂,能降低体系的ζ电位与表观黏度,ζ电位与体系流变参数具有一致的变化规律.从理论上分析了浆体的扩散双电层与ζ电位的形成机理.由于STP、SHP均为阴离子型分散剂,它们通过物理或化学吸附的方式吸附于胶态粒子表面,使得吸附层内的反离子增加,ζ电位降低.随着分散剂加入量的增加,分散剂在粒子表面吸附达到饱和,ζ电位变化越来越缓.