基于QCM-D的金属离子在碳表面吸附脱附行为研究

金属离子在煤炭固液界面的作用机制对促进煤炭清洁 高效加工利用、水资源与矿物资源的高效循环利用及“碳减 排”具有重要意义。采用耗散石英微晶天平(QCM-D)研究 了 K+ 、Mg 2+ 、Al3+ 、Fe3+ 四种金属离子在碳表面的吸附脱 附行为。结果表明,浓度和价态的升高均有利于提高金属离 子的吸附作用,四种金属离子与碳表面的作用强度由高到低 排序为:Fe3+ >Al3+ > Mg 2+ > K+ ;K+ 和 Mg 2+ 表现为单 段吸附,在2min内达到吸附平衡,随着吸附量增加,吸附层 的密实程度无明显变化,用水清洗后可完全脱附;AlCl3 溶 液只有在100mmol/L高浓度情况下的吸附是完全可逆的, 在10mmol/L和50 mmol/L 的低浓度情况下,AlCl3 表现 为两段吸附特性,第1段吸附物的量虽少,但比第2段吸附 物密实,脱附后仍有少量密实性吸附物残留;FeCl3 溶液与 其他溶液均有较大区别,在研究的10~100mmol/L浓度范 围内,吸附均不完全可逆,浓度越低,多段吸附和不可逆吸附 特性越明显,脱附后的残留量越高,脱附过程中结构较为松 散的吸附物优先从表面脱附,结构较为密实的吸附物残留到 了碳表面。FeCl3 和 AlCl3 的不可逆吸附行为与其水解反应 有关,浓 度 越 低,越 容 易 生 成 不 可 脱 附 的 Fe(OH)3 和Al(OH)3。     

高分子絮凝剂在碳表面的吸附脱附特性研究

煤炭清洁高效加工利用是“碳减排”的重要途径,采用耗散石英微晶天平(QCM-D)研究了聚丙烯酰胺类高分子絮凝剂在碳表面的吸附脱附行为,并深入分析了Ca²⁺对絮凝剂吸附的影响机制,以为煤炭工业中固液分离、絮凝浮选等提供理论指导.结果表明：阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)与碳表面的吸附作用最强,其次为聚丙烯酰胺(PAM),吸附均完全不可逆,阴离子聚丙烯酰胺(APAM)几乎不能与碳表面发生吸附作用.PAM表现出两段吸附特性,随着吸附量增加,吸附速率逐渐降低,吸附层构型变松散,难以达到吸附平衡;CPAM可在5 min内迅速达到吸附平衡,吸附层构型随着吸附量的增加先变松散,然后密实程度保持不变.Ca²⁺可以促进PAM在碳表面上的吸附,提高吸附速率,使其更容易达到吸附平衡,但对CPAM在碳表面上的吸附有显著抑制作用,随着Ca²⁺浓度的升高,抑制作用增强;Ca²⁺可以极大促进APAM的吸附,随着Ca²⁺浓度的增加,APAM的吸附量显著增加,且吸附可持续进行,不能达到平衡,吸附层先变松散,然后变密实...     

复合助滤剂对煤泥表面改性及滤饼结构的影响

为改善滤饼孔隙结构,强化煤泥脱水效率,设计并采用SiO2基复合助滤剂对煤泥进行助滤试验,从颗粒表面性质、滤液性质和滤饼三维结构等多方面分析了助滤机理.过滤试验结果表明:SiO2基复合药剂(GH型)提高了煤泥水过滤速度,降低了滤饼比阻,滤饼水分从32.5％降低至28.1％.表面张力测试结果表明:SiO2基复合药剂可以降低...     

基于L0范数的Retinex图像增强算法

图像在采集过程中会因为机械设备、天气状况等原因产生曝光不均等问题,使得图像的拍摄效果不佳,无法满足实际应用的需求。而传统的Retinex算法应用于图像增强时会导致图像边缘模糊与泛灰等问题。因此,针对传统的Retinex算法现存的问题,提出一种新颖的图像增强算法——基于L0范数的Retinex算法RIEALN。首先通过全局L0梯度最小化方法提取图像的轮廓成分,然后进行Retinex算法处理,再将提取的轮廓成分融合到原始图像,实现原始图像的增强。实现过程中还通过增加不同的L0梯度最小化因子确保不同尺度轮廓成分的均匀增强。实验结果表明,该算法不仅可以增强图像的对比度,而且还能够较好地保留边缘信息。     

基于显微CT技术的滤饼微观孔隙结构研究

通过真空过滤试验考察了颗粒粒度对过滤速度的影响,使用X射线计算机断层扫描技术获取滤饼的微观结构细节,分析颗粒性质对滤饼孔隙结构的影响,并对孔隙度、孔径分布、连通性、迂曲度等一系列关键孔隙结构参数进行了定量表征.结果表明:当平均粒径从10 μm增加到60 μm时,其过滤速度明显增大,滤饼多孔介质的孔隙率由41.15％增大...     

高岭石对煤泥脱水效果的影响及机理研究

黏土矿物的存在给煤泥的固液分离带来了巨大挑战,探究黏土矿物对煤泥脱水的影响机制十分必要.通过真空过滤试验、润湿热测量、SEM分析、zeta电位和核磁共振测试分析了高岭石对煤泥脱水效果的影响机理.结果表明:高岭石对煤泥的过滤脱水有很大的影响.加入高岭石后,煤泥的过滤速度降低,滤饼水分和比阻升高.煤的润湿热值为0.389 ...     

基于深度学习的动态絮体综合评价体系研究

煤炭废水处理对煤炭行业生态环保和国家“双碳目标”具有重要意义,针对煤炭废水处理过程中絮体识别评价困难导致的固液分离效果差、药耗高、调控滞后的问题,提出了基于深度学习的动态絮体综合评价体系,首先,获取大量不同类别的动态絮体样本图像,对絮体图像进行预处理,以絮体纹理参数为依据,提取有效絮体的视觉特征。然后,采用主成分分析法获取综合评价指标,构建基于机器视觉的絮体特性综合评价体系。最后,对核密度分析法拟合的絮体综合特征概率分布曲线进行动态聚类,以其获取的特征点作为分类器的输入,构建分类器模型,以此评价煤炭废水沉降效果。结果表明,所提出的方法能够获取动态絮体图像特征以实现煤炭废水沉降效果的自动识别与评价,最终不同状态下煤炭废水沉降效果检测的准确度均在90%以上,为智能化选煤厂的建设提供了一种新方法、新思路。     

浓度和粒度对细粒煤滤饼结构影响的研究

为了研究浓度和粒度对细粒煤滤饼结构的影响,对不同条件下的细粒煤进行真空过滤脱水,并采用电子显微镜和计算机图像处理技术对形成的滤饼进行孔隙结构分析,得到滤饼的孔隙率和分形维数,结合过滤速度、滤饼水分和干滤饼密度分析滤饼结构对过滤脱水的影响规律。结果表明:随着煤浆浓度的增加,滤饼的孔隙率减小,从而使过滤速度减小,滤饼水分和密度增大。同一滤饼从底层到上表面,孔隙率减小,分形维数增大。同时物料粒度越细,滤饼分形维数越大,孔隙率越小,特别是当粒度为-0.045mm时,滤饼孔隙率只有5%左右,给细粒煤过滤脱水带来了很大的困难。     

OP/TX表面活性剂对煤泥加压脱水效果及滤饼结构的影响

煤泥脱水是煤炭洗选行业的焦点问题之一，采用自主设计的新型加压脱水效果智能监测试验装置，研究了辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)2种表面活性剂对煤泥加压脱水效果，通过压滤脱水试验、平均质量比阻测量、毛细吸水时间(CST)测量、润湿热测量、压缩脱水指数测量和CT测试分析了表面活性剂对煤泥脱水效果的影响机理。压滤脱水试验、平均质量比阻测量、CST测量结果表明：OP-10和TX-10均能提高煤泥加压脱水效果，OP-10最佳药剂量为200 g/t，此时滤饼平均质量比阻为5.21×10⁶ m/kg,CST降低率最大14.25%，过滤速度相比原煤泥提高88.45%，水分为16.7%。TX-10最佳药剂量为400 g/t，此时滤饼平均质量比阻为9.31×10⁶ m/kg,CST降低率最大13.36%，过滤速度相比原煤泥提高76.57%，水分为18.2%。润湿热测量结果表明OP-10的润湿热为1.196 J/g,TX-10的润湿热为4.11 J/g,TX-10的亲水性高于OP-10，相对OP-10难脱水，因此OP-10表面活性剂的压...