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。     

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: 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。     

分子筛对葡萄糖淀粉酶的吸附性能研究

测定了黑曲霉葡萄糖淀粉酶(E.C.3.2.1.3)在三种改性的、具有中孔和大孔的分子筛上的吸附等温线并将吸附量和吸附等温线的形状与分子筛的等电点、孔容、孔径及酸性相关联。讨论了孔结构和不同酶吸附量对分子筛固定化葡萄糖淀粉酶活力的影响。发现葡萄糖淀粉酶在再造孔分子筛上的单层饱和吸附量与再造孔的方法密切有关,三种不同再造孔方法制得的分子筛具有不同的骨架Si/Al比、不同的孔分布和比表面积。不同的Si/Al比导致不同的酸性质和等电点。酶吸附量与载体的表面酸性、等电点以及吸附时溶液的pH有关。分子筛对酶的吸附以静电作用为主。其次,当中孔孔径和孔容越大时,单层饱和吸附量亦越大。随着分子筛对葡萄糖淀粉酶的吸附量增加,固定化酶的活力增大,但固定化酶的比活力随吸附量的增加、中孔孔容和孔径的减小而下降。     

木质素系和萘系分散剂在煤水界面的吸附性能

研究了两种木质素类分散剂SL(木质素磺酸钠)和MSSL(改性磺化碱木质素钠盐)和一种萘系分散剂(FDN)在大同煤表面的吸附量和动力学, 结果表明, SL和MSSL在煤表面的吸附量远比FDN的大, 但是拟合所得的Langmuir平衡常数K和吸附速率常数ka都比FDN的小, 这表明SL和MSSL在煤表面的吸附能力比FDN略差, 吸附速率较慢. 采用IR和XPS研究了煤表面分散剂吸附层的结果表明, 吸附了SL和MSSL的煤表面具有明显的“红移”现象, 并且SL和MSSL在煤表面的吸附层厚度分别为7.22和4.61 nm, 而FDN的吸附层厚度较小, 为2.11 nm. 分析认为, SL和MSSL在煤表面的吸附以氢键力为主, 吸附量较大, 吸附层较厚, 在煤表面呈多点式吸附; FDN主要以π电子极化吸附在煤表面呈卧式吸附, 吸附强度较大, 吸附层较薄.     

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。     

水煤浆制备过程中浆体抗搅拌性能的研究

选用两种不同类型的分散剂，考察了１１种不同变质程度煤在高浓度煤浆制备过程中的浆体抗搅拌性能。发现高浓度煤浆制备对应的最佳搅拌强度不仅与分散剂的种类有关，而且取决于煤的变质程度。浆体抗搅拌性能随制浆用煤的变质程度的提高而增强，从而使较高变质程度煤的高浓度煤浆制备需在较高的搅拌强度下进行，才能最大限度地提高煤的成浆性。相关分析表明，煤表面分布的羧基、酚羟基等亲水性基团对浆体抗搅拌性会产生重要影响，煤表面此类基团的含量较高或吸水性较强时可使高浓度煤浆制备的最佳搅拌强度大幅度降低。     

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…

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。     

煤孔结构特性对水煤浆性质的影响分析

通过三种不同的方法(CO2吸附法、N2吸附法和压汞法)测试了不同变质程度煤的孔结构性质，分析了煤的孔结构特性与水煤浆性质之间的关系。结果表明，煤的孔结构特性对水煤浆性质的影响较为复杂，主要是煤的大孔结构对煤浆成浆性的影响。在相近的孔体积和孔径分布下，煤的成浆性差别较大。孔结构特性本身作为一个独立的因素不能完全体现出对水煤浆性质的影响程度，与煤的表面性质如含氧官能团性质、煤表面的疏水性以及煤的吸水性等密切相关，共同影响着水煤浆的性质。     

不同分子质量木质素磺酸钠对煤粉的分散作用研究

应用超滤分级方法,将木质素磺酸钠分成不同分子量范围的级分。傅立叶红外光谱（FTIR）分析结果表明,分子量为5 000～10 000的木质素磺酸钠分子中亲水基团如羟基、酚羟基、磺酸根质量分数最大,随着分子量的增加,亲水基团质量分数降低。实验结果发现分子量为10 000～50 000的木质素磺酸钠级分在煤粒表面的吸附等温线近似为L型,吸附量较大,并且使煤粒的表面动电电位（ζ电位）达到-52 mV,在各个级分中对盘江煤具有最好的分散降黏作用。进一步得出结论,分散剂的分散降黏作用与其在煤粒表面的吸附量和ζ电位的高低密切相关。     

水溶性聚合物和两亲聚合物——10.两亲聚合物PAMC_(16)S的自组装有序膜

用自组装技术在金(纯金和经阳极氧化的金)表面上获得了新型两亲聚合物PAMC_(16)S的有序膜。用接触角测试,XPS谱和电化学分析等方法对自组装膜进行了表征。根据膜表面的润湿性,金表面的自组装膜是疏水的,亲水的磺酸基团连于金表面,而疏水的碳氢链从表面伸展出。XPS实验结果支持金表面上单层膜的疏水结构。聚合物单层膜复盖的金电极起到含有针孔缺陷的阻膈型电极的作用。单层膜在法拉第反应中显示很强的吸附稳定性,说明聚合物LB膜在潜在应用中有其特有的特点。     

超高交联树脂对壬基酚聚氧乙烯醚的吸附机理(英文)

研究了壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO-10)在3种具有不同比表面积和孔径大小的超高交联树脂上的吸附行为与机理.3种超高交联树脂对壬基酚聚氧乙烯醚的吸附量受它们的比表面积和孔径大小以及溶液温度的影响.壬基酚聚氧乙烯醚在3种超高交联树脂上的吸附等温线可以用Langmuir和双Langmuir模型很好地拟合,而用Freundlich模型拟合则效果不好,但这些拟合曲线都具有相似的形状.热力学分析表明吸附过程主要表现为吸附质分子的疏水部分和吸附剂表面的作用以及吸附质分子在其表面形成胶束状的聚集体,即分散的、单层及双层聚集体的混合分布.吸附动力学曲线中的两个平台也证明了吸附过程存在单层和双层聚集体.脱附研究为实现超高交联树脂吸附分离水溶液中的壬基酚聚氧乙烯醚提供了合适的操作条件.     

染料聚醚衍生物结构对其在母体分散染料表面吸附行为的影响

针对商品分散染料面临的问题,本课题组曾设计了染料聚醚衍生物类分散剂。本文主要基于前期的研究工作,对母体染料分散体系进行了分析,主要探讨染料聚醚衍生物结构对其吸附行为的影响。基于吸附行为得到的有关结论,用标度理论推导了染料聚醚衍生物在母体染料颗粒表面的吸附层状态,结果表明,饱和吸附时分子中聚氧乙烯醚链均形成了伸展的构象,吸附层厚度随分子量的增加而增加。同时利用空间稳定理论分析分散体系的胶体化学模型,发现影响体系稳定性的主要因素为吸附层厚度;饱和吸附时染料聚醚衍生物均能为染料粒子提供较强的空间位阻。对聚醚和染料聚醚衍生物溶液在染料表面的吸附行为进行了耗散粒子动力学模拟,结果表明,聚醚和染料聚醚衍生物在水溶液中自聚集和在表面的吸附共存,染料聚醚衍生物较聚醚的疏水性更强,自聚集的趋势更强,同时在染料表面的吸附量也更大;染料聚醚衍生物的疏水性越大,相分离和在表面的吸附越易发生。     

活性炭的改性研究及对四环素的吸附

研究了改性对活性炭的物理化学性质及其对四环素吸附性能的影响。结果发现,硝酸氧化改性可增加活性炭表面的酸性基团,提高比表面亲水性,降低pHPZC值,同时也改变了活性炭的表面微观形貌。低温、低浓度硝酸氧化改性,增加了活性炭的比表面积,对四环素的吸附以物理吸附为主。高温氧化改性使得比表面积降低,酸性基团增加,且吸附容量与活性炭比表面积、表面总酸度呈一定的线性关系。     

PEMFC用亲水型薄层MEA的制备及其性能

本文提出一种新颖简易的方法制备PEMFC的亲水型薄层MEA,其阴、阳极催化层Pt担量分别为0. 4和 0. 2mg/cm2.实验发现,在亲水型MEA的表面上,有大量钟乳石状细微颗粒存在,从而使电极催化层的比表面积增大.在小电流密度区( <1A/cm2 ),亲水型MEA的极化性能差于Pt担量为 0. 7mg/cm2的疏水型常规MEA,但在大电流密度区( >2A/cm2 ),则前者的极化性能优化后者;亲水型MEA的最大输出比功率为1. 23W/cm2,高于疏水型电极的 1. 19W/cm2;在大电流密度区,亲水型MEA中的Pt电化学比活性也明显高于疏水型电极.     

超声辐照前后水煤浆浆体的动电势变化研究

选用大同煤和神木煤制备水煤浆，考察了超声辐照前后水煤浆浆体的动电势变化。实验结果表明，煤浆经超声辐照后添加剂在煤粒表面的饱和吸附量增加，相应煤浆浆体的动电势也随之增加，而添加剂在煤粒表面饱和吸附量的增加与超声辐照引起的煤粒比表面积的增加密度相关。动电势增加的另一原因与辐照后煤浆的电导率增加有关。超声辐照导致煤浆浆体静态稳定性大幅度提高的部分原因是由于动电势的增加。     

活性炭表面含氧基团对苯酚吸附平衡及动力学的影响

煤基活性炭分别用烧失处理和HNO3氧化处理后得到不同表面性质的活性炭,采用X射线光电子能谱(XPS)、N2吸附、酸碱滴定及零电荷点(pHPZC)对活性炭表面性质及孔结构进行表征,研究了活性炭表面性质对苯酚吸附平衡和吸附动力学影响.经HNO3氧化后,活性炭表面含氧基团显著增加,烧失处理后,表面含氧基团尤其是羧基显著减少.苯酚最大平衡吸附量随活性炭表面含氧基团的增多而减少,吸附速率常数与碳表面含氧基团的量呈正相关,而吸附活化能与活性炭在一定吸附条件下表面所带电荷多少相关.随着活性炭表面含氧基团增多,吸附活化熵增大(负值减小),苯酚在活性炭表面排列的有序性减小.静态吸附与动态吸附实验结果都表明:在含氧基团较少而碱性更强的活性炭上,发生化学吸附的程度更大.     

新疆褐煤疏水改性提高其成浆性能

针对新疆褐煤具有较高内水的问题,制备了阴离子AKD改性剂和非离子AKD改性剂,对褐煤颗粒进行疏水改性。研究了改性前后煤粒表面化学成分、孔隙分布、亲疏水性和Zeta电位等煤粒表面特性,并结合NSF分散剂在改性前后煤粒表面吸附量大小,探讨了改性前后褐煤水煤浆的成浆性、流变性和稳定性。结果表明,改性后煤粒孔隙结构降低,煤粒表面碳的相对含量增加,氧的相对含量降低,煤水界面接触角增加,煤粒疏水性能增强。NSF分散剂在改性煤表面吸附量增加,煤粒表面负电性增强。由阴离子AKD改性煤、非离子AKD改性煤制备的水煤浆最大成浆质量分数从原煤56.6%分别增加至61.0%、62.5%,浆体析水率从原煤13.97%分别降低至7.45%、7.89%,同时改性后煤粒制备的浆体均表现出剪切变稀的假塑性流体。因此,改性煤粒更容易制备高浓度、低黏度、高稳定性且易于储存和运输的水煤浆。     

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。     

支链化甜菜碱和阳离子表面活性剂在聚甲基丙烯酸甲酯表面的吸附及其润湿性质

利用座滴法研究了两性离子表面活性剂支链十六烷基(聚氧乙烯)_n醚羟丙基羧酸甜菜碱(n = 0, 3)和阳离子表面活性剂支链十六烷基(聚氧乙烯)_n醚羟丙基季铵盐溶液在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面上的润湿性质,考察了表面活性剂类型、结构及浓度对接触角的影响趋势。研究发现,表面活性剂浓度低于临界胶束浓度(cmc)时,分子通过氢键以平躺的方式吸附到PMMA界面,亲水基团靠近固体界面, PMMA表面被轻微疏水化;表面张力和粘附张力同时降低,导致此阶段接触角随浓度变化不大。浓度高于cmc时,表面活性剂通过疏水作用吸附,亲水基团在外, PMMA表面被明显亲水改性,接触角随浓度升高显著降低。由于具有相同的支链烷基,表面活性剂类型变化和聚氧乙烯基团的引入对接触角影响不大。