分散剂对水焦浆成浆性影响的量子化学研究

为高效利用半焦资源,选择适宜的水焦浆分散剂以提高兰炭制备水焦浆的性能,本研究以陕北半焦及四种不同分散剂(腐植酸钠SH、木质素磺酸钠SLS、十二烷基磺酸钠SDS和一种自制衣康酸型分散剂IPMS)为研究对象,探讨了不同添加剂对水焦浆成浆特性的影响。利用Material Studio(MS)软件计算了分散剂的结构参数及半焦与分散剂间的相互作用能,从量子化学角度对分散剂的作用进行探讨,并与制浆实验结果进行比较。结果表明,加入分散剂可有效降低液体表面张力,增大半焦颗粒表面电负性,从而增强颗粒间静电排斥作用使得浆体更加稳定。相同制备条件下,分散剂IPMS制备水焦浆时效果较优,在剪切速率为100 s~(-1)时,其表观黏度为625 mP·s,7 d析水率仅为2.38%且无硬沉淀。通过计算机模拟得出吸附过程中分散剂的氧原子向半焦的羟基一侧靠近,产生电荷转移,四种分散剂活性大小顺序为IMPS SH SLS SDS,IMPS与半焦相互作用的吸附作用较强与实验结果一致。证明了采用量子化学计算结合实验数据可以对水焦浆分散剂的性能进行评价,为浆体燃料制备技术及新型药剂的设计开发提供了理论基础。