无机盐与表面活性剂在低阶煤表面的协同吸附

针对低阶煤表面含氧官能团多、亲水性强、可浮性差等问题,采用非离子型表面活性剂——壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)和无机盐(NaCl、CaCl_2、Al Cl_3)对低阶煤泥表面进行吸附改性研究,分析其协同改性行为。吸附试验表明,NP-10在低阶煤泥表面的平衡吸附量随着其浓度增加逐渐升高,达到一定值后趋于稳定,吸附符合Langmuir等温吸附模型。吉布斯自由能(ΔG)和标准吸附焓(ΔH)为负值,说明该吸附过程为放热且自发过程,吉布斯自由能(ΔG)随温度升高逐渐减小,说明温度的升高能促进吸附过程。吸附动力学研究表明,准二级动力学方程适合描述NP-10在低阶煤泥表面的吸附动力学机制。Na~+、Ca~(2+)、Al~(3+)三种离子能促进低阶煤泥对NP-10的吸附,其中Al~(3+)的促进效果最好,Ca~(2+)次之,最后为Na~+。X射线光电子能谱(XPS)试验表明,低阶煤泥表面吸附NP-10后,煤泥表面碳元素含量显著增高,氧元素含量明显降低,说明NP-10的亲水基与低阶煤泥表面的含氧官能团结合,实现了对煤泥表面含氧官能团的有效覆盖,提高了低阶煤泥的疏水性。Na~+、Ca~(2+)、Al~(3+)三种阳离子电解质的加入,使低阶煤泥表面的氧元素含量分别降低了5.79%、6.77%、7.42%,含氧官能团含量进一步减少,尤其对C—O官能团影响最为显著。3种阳离子电解质都能促进低阶煤泥对壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)的吸附,促进效果为Al~(3+)Ca~(2+)Na~+。