不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究Ⅹ分散剂在煤粒表面上的吸附作用特征

研究了6种水煤浆分散剂在14种不同变质程度煤上的吸附作用特征。结果表明,多数分散剂在煤粒表面达到单层饱和吸附后,又形成多层吸附,单层饱和吸附量与煤的变质程度、比表面积以及分散剂的性质有关。在相同粒度分布下,煤的变质程度越低,表面含氧亲水官能团的比例越高,孔隙率越高,比表面积越大,这对增大吸附量有利。煤的变质程度越高,其表面疏水区面积的比例越高,分散剂通过疏水基团紧密吸附在煤表面的比例越大,这对增加高阶煤的吸附量有利。对不同煤,是变质程度还是比表面积为吸附分散剂的主控因素,主要依赖于分散剂的结构与性质。对同种煤,疏水与亲水基团呈线型分立分布的分散剂,吸附量明显高;而疏水与亲水基团呈线型间隔分布的分散剂,吸附量明显小。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究Ⅺ分散剂改性煤粒的界面性质及其对CWS性质的影响

测定了10种分散剂与14种煤所形成分散体系的Zeta电位,研究了分散剂对改性煤粒界面电化学性质的影响。结果表明,煤的变质程度越低、溶出高价离子越多,分散剂改性煤粒的Zeta电位越低。阴离子分散剂亲水基团的数量和所带电荷越多,改性煤粒的Zeta电位越高。非离子分散剂使改性煤粒的Zeta电位降低。阴离子分散剂改性的煤粒,Zeta电位大小能很大程度反映煤粒的亲水性强弱,很多阴离子分散剂改性煤粒的Zeta电位都与其吸水量成正相关。建立了包括煤自身亲水性（Mad）、分散剂亲水改性程度（△MHC）, 以及Zeta电位（ζ）和分散剂在单位煤表面积上的吸附量（Γs）在内的成浆性经验模型：CFV = 76.62 1.896Mad 3.430△MHC+0.489Γs·ζ。该模型的计算值与实验结果很相近,而且还能反应出各变量对煤的成浆性所产生的影响。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究Ⅴ.煤在分散剂水溶液中的溶出离子及其对CWS性质的影响

通过原子吸收和等离子体原子发射光谱法,研究了6种不同分散剂对14种煤溶出Ca2+、Mg2+、Fe3+(Fe2+)、Al3+、SiO2-3离子的影响.结果表明,煤中溶出高价离子的数量,主要取决于分散剂与高价离子间的相互作用特征,以及矿物质的种类和数量.煤在不同分散剂水溶液中溶出高价离子的多少,并不单纯与水煤浆(CWS)的流变性或煤的成浆性具有相关性.煤中矿物质对CWS性质的影响,是多种因素综合作用的结果,溶出离子的种类和数量只是其中的重要因素之一.     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究 Ⅴ. 煤在分散剂水溶液中的溶出离子及其对CWS性质的影响

通过原子吸收和等离子体原子发射光谱法，研究了6种不同分散剂对14种煤溶出Ca2+、Mg2+、Fe3+(Fe2+)、Al3+、SiO32－离子的影响。结果表明，煤中溶出高价离子的数量，主要取决于分散剂与高价离子间的相互作用特征，以及矿物质的种类和数量。煤在不同分散剂水溶液中溶出高价离子的多少，并不单纯与水煤浆（CWS）的流变性或煤的成浆性具有相关性。煤中矿物质对CWS性质的影响，是多种因素综合作用的结果，溶出离子的种类和数量只是其中的重要因素之一。     

水煤浆添加剂与煤之间的相互作用规律研究 Ⅰ. 复合煤颗粒间的相互作用对水煤浆流变性的影响

使用12种不同分散剂对14种不同变质程度的煤进行了成浆性实验，分析了182个水煤浆(CWS)样品的流变性。结果表明，低变质程度和高灰煤浆多呈屈服假塑性，煤的性质起主导作用；变质程度高且灰分较低煤浆的流变性，主要依赖于分散剂的结构与性质；分子结构单元立体空间效应大，疏水基团与亲水基团呈立体间隔分布的分散剂，易形成屈服假塑性CWS；分子线度长，亲水基团与疏水基团呈线性间隔分布的分散剂，易形成胀塑性CWS。复合煤粒间的相互作用方式是决定CWS流变特性的关键。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究 Ⅶ 酸碱脱灰处理煤的性质变化及其对成浆性的影响

研究了酸－碱脱灰处理对鹤壁、淮南和靖远煤的有机组成、表面性质以及成浆性的影响。结果表明，酸－碱脱灰处理后煤质特性都发生了明显变化。主要表现在灰分下降，水分增加，挥发分降低，总碳量和芳香碳增加；氧的质量分数下降，酚羟基氧质量分数增加；硫的质量分数降低。酸－碱脱灰处理后煤的成浆性明显变差，在煤粒度分布、分散剂种类和用量相同时，脱灰处理使鹤壁、淮南、靖远三种煤成浆的定黏（1 000 mPa·s）浓度，分别比相应原煤下降了4.6%，6.6%和4.4%。进一步研究表明，经酸－碱脱灰处理，上述3种煤对所用4种分散剂的吸附量都明显增加，煤粒的Zeta电位也明显增加。酸－碱脱灰处理使研究用煤的成浆性变差，主要是由于煤的有机组成和表面性质变化引起的。     

水煤浆分散剂与煤之间的相互作用 Ⅷ木质素磺酸钠对煤的成浆性与水煤浆流变特性的影响

水煤浆分散剂与煤之间的相互作用 Ⅷ木质素磺酸钠对煤的成浆性与水煤浆流变特性的影响;水煤浆; 流变特性; 成浆性; 木质素磺酸钠; 吸附特性     

分散剂分子结构特征译煤浆流变特性的影响

系统考察了具有不同分子结构特片系列分散剂对高浓度煤浆性质的影响，发现煤的在浆性、浆体的流变特性和稳定化作用与分散剂的分子结构特征密切相关。及本所研究涉及的分散剂种类和煤种而言分散剂单体结构中多核芳烃结构所占比例较小时易于使浆体呈屈服塑性，相反，则使浆体呈屈服胀塑性。分散剂单体的侧链结构对煤成浆性和交体流变性的影响不很突出，而分散剂的第二单体结构的影响却非常显著，结果还同时分散剂的性能是导致浆体呈屈     

分散剂分子结构特征对煤浆流变特性的影响

系统考察了具有不同分子结构特片系列分散剂对高浓度煤浆性质的影响。发现煤的成浆性、浆体的流变特性和稳定化作用与分散剂的分子结构特征密切相关。就本研究所涉及的分散剂种类和煤种而言，分散剂单体结构中多核芳烃结构所占比例较小时易于使浆体呈屈服假塑性，相反，则使浆体呈屈服胀塑性。分散剂单体的侧链结构对煤成浆性和浆体流变性的影响不很突出，而分散剂的第二单体结构的影响却非常显著。结果还同时表明，分散剂的高分散性能是导致浆体呈屈服胀塑性流体和弱化浆体稳定化作用的重要因素。     

不同相对分子质量对接枝磺化木质素水煤浆分散剂吸附分散性能的影响

采用接枝磺化缩聚法制备了不同相对分子质量碱木质素系水煤浆分散剂(GCL3J系列),研究相对分子质量对水煤浆吸附分散性能的影响。流变学研究结果表明,具有三维空间网络结构的GCL3J分散降黏性能均优于具有线性结构的萘系分散剂。等温吸附和Zeta电位测试结果表明,GCL3J在煤粒表面的吸附特征属于Langmuir型单分子层吸附,随着相对分子质量的增加,其在煤粒上的吸附量逐渐减少,吸附作用力逐渐增强,并逐渐以疏水作用吸附为主。中等相对分子质量的GCL3J-3(M_w为31 500 Da,特性黏度为8.06 mL/g)在煤粒表面吸附后,具有适宜的吸附量和吸附强度,且负电性最高,对水煤浆具有最优的分散降黏作用。     

添加剂分子结构特征与灵武煤水煤浆浆体各性质间匹配规律研究

研究了分子结构特征不同的十六种添加剂与灵武煤成浆性、流变特征以及静态稳定性间的匹配规律。实验结果表明，添加剂的主结构特征、取代基的性质、磺化度及聚合度与灵武煤浆体各性质间存在明显的匹配规律，其中，主结构特征、聚合度和磺化度对灵武煤浆体各性质的影响最为显著。分散性能强的添加剂不利于灵武煤煤浆流变特性的改善，而在一定范围内磺化度的增加能明显改善浆体的流变特性；添加剂的聚合度是影响灵武煤浆体的成浆性和稳定性的重要因素。     

分散剂表面吸附特性和相关电化学性质对煤浆分散体系流变特性的影响

采用１７种不同变质程度的中国煤，详细研究了一种阴离子型分散剂在煤表面的吸附特性及其相关的表面电化学性质对煤成浆性及浆体流变特性的影响。结果表明，煤成浆性及浆体流变性并不单独取决于煤对分散剂的吸附量和煤表面动电位的大小。反映煤成浆性的浆体最高煤浆浓度取决于分散剂在煤表面的Ｌａｎｇｍｕｉｒ饱和吸附量Γｓ和相应动电位ξｓ的乘积Γｓ×ξｓ，而浆体流变指数则依赖于两者比值的大小Γｓ／ξｓ。表明水煤浆分散体系中煤颗粒的分散一方面是靠静电分散作用来实现，另一方面，分散剂在煤表面的吸附所产生的非静电分散作用也起了重要作用。同时，分散剂的表面吸附使煤表面产生的吸附荷电效应不能过高，否则，会对流体流变性不利。     

添加剂分子结构特征与灵琥煤水煤浆浆体各性质间匹配规律研究

研究了分子结构特征不同的二六种添加剂与灵武煤成浆性、流变特征以及静态稳定性间的匹配规律。实验结果表明，添加剂的主结构特征、取代基的性质、磺化度及聚合度与灵武煤浆体各性质间存在明显的匹配规律，其中，主结构特征、聚合度和磺化度对灵武煤浆体了为显著。分散性能强的添加剂不地灵武煤煤浆流变特性的改善，而在一定范围内磺化度的增加能明显改善浆体的流变特性，添加剂的聚合度是影响灵武浆体的成浆性和稳定性的重要因素。     

利用分散稳定性分析仪研究水煤浆的稳定性

采用Turbiscan Lab浓缩体系分散稳定性分析仪研究了改性木质素系分散剂（GCL3S）和萘系分散剂（FDN）对水煤浆稳定性及浆体中煤颗粒沉降行为的影响。结果表明,水煤浆中煤粒沉降行为为差异沉降,在水煤浆制备过程中,煤颗粒之间会发生团聚,掺1.0％GCL3S的水煤浆清液区高度及平均沉降速率仅为掺FDN的68％,木质素系分散剂制备的水煤浆稳定性能优于萘系。分散稳定性分析仪不仅可以用于水煤浆的稳定性分析,还有助于揭示分散剂对水煤浆的稳定作用机理。     

中国不同变质程度煤制备水煤浆的性质研究

在相同的制浆条件下,以中国煤种资源数据库为依据,考察了24种不同地区、不同变质程度煤制备成水煤浆的成浆性、流变性及静态稳定性。结果表明,山西阳泉、山东淄博石谷、河北下花园等煤种适宜制浆,这些煤的浆体质量分数均可达到66%以上,浆体呈假塑性流体,且煤浆产生软沉淀的静态稳定性均在15 d以上;山西潞安石圪节、安徽淮南、淮北石台等煤成浆性较好,稳定性在7 d左右,浆体呈胀塑性流体;山东枣庄八一、甘肃靖远红会、河南鹤壁等煤可达到较高的煤浆质量分数,浆体流变性及稳定性均较差,其他的煤则不适宜用于制备水煤浆。     

分子动力学模拟在分散剂/表面活性剂在煤颗粒表面吸附机理方面的研究进展

本研究从力场、几何优化、牛顿运动方程、周期性边界条件、系宗、控温控压方法、步长步数等方面简述了分子动力学模拟的基本原理。目前,煤大分子的构建方法有三种：经典模型、自主构建模型和含氧官能团修饰的石墨烯层模型。分子动力学模拟中,吸附构型的图像信息可以直接观察分散剂/表面活性剂在煤颗粒表面的吸附情况及吸附历程,而密度分布曲线、均方根位移、吸附能等定量结果可以揭示分散剂/表面活性剂的吸附机理。分子动力学模拟与实验方法相结合可以从微观和宏观两个角度揭示分散剂/表面活性剂在煤颗粒表面吸附模式,将为分散剂和浮选剂的开发和应用提供重要的理论支撑。     

沥青水浆不同结构分散剂的成浆性能研究

对脱油沥青水浆中不同结构分散剂的成浆性能和分散剂用量进行了研究,并探讨了分散剂添加方法对沥青水浆的影响,提出了结构相似相容的沥青水浆的分散剂研制和选型方法以及分散剂最可几摩尔用量的概念。实验结果表明硬沥青水浆最佳分散剂应是自身改性的磺酸盐,符合沥青水浆HLB值要求。分散剂最可几用量的确定,有助于根据工业具体要求确定最佳用量,即流动性、稳定性都满足工业要求的分散剂最经济用量。所用分散剂溶于水,多段添加的湿式粉碎成浆可制取高浓度、低粘度、稳定性好的硬沥青水浆。     

分散剂PAA在核电厂凝结水精处理树脂上的吸附特性研究

乙醇胺(Ethanolamine,ETA)与分散剂在核电站二回路中联合使用具有广阔的应用前景,但典型分散剂聚丙烯酸(Polyacrylic acid,PAA)对凝结水精处理树脂的影响有待研究。本文研究了PAA与罗门哈斯树脂的相容性问题,探讨了PAA对树脂的吸附特性及对工作交换容量的影响,并给出了树脂的解吸(再生)方法。实验结果表明,PAA会导致树脂工作交换容量下降,随着PAA浓度的增加,树脂污染加剧,且阴树脂污染比阳树脂严重;吸附过程为吸热过程,Langmuir方程能更准确描述罗门哈斯阴树脂对PAA的吸附过程,25℃时按Langmuir方程得到的最大吸附量为8.8339mg/g,与实验结果相近;PAA在阴树脂上的吸附行为符合拟二级动力学方程,颗粒扩散过程为吸附的控速步骤,平衡吸附量Qe的理论值(9.142mg/g)与实验值(8.548mg/g)基本一致;解吸配方与步骤可以满足阴树脂的再生要求,本文研究结果对核电站二回路PAA的使用有一定的参考与借鉴意义。     

羧甲基纤维素钠和甲基纤维素在ZrO_2微粉上的吸附作用及其对悬浮体稳定性的影响

研究了ZrO2微粉自水中对羧甲基纤维素钠（CMC）和甲基纤维素（MC）的吸附作用及对ZrO2水悬浮作稳定性的影响．结果表明：（1）CMC的吸附等温线为Langmuir型,CMC可能以较为舒展的方式单层吸附于ZrO2。表面,由于有电性吸引作用在pH3．4时的极限吸附量较pH7．0时的略大;（2）MC的极限吸附量远大于CMC的,MC分子可能以线团状吸附,吸附层厚度可达14～56nm;（3）难较大浓度时MC比CMC更易于使ZrO2悬浮作稳定．