缩聚改性腐植酸基水煤浆分散剂的合成及应用
本文关键词：缩聚改性腐植酸基水煤浆分散剂的合成及应用
【摘要】：我国是一个产煤大国,但煤炭直接燃烧效率低、污染很大,因此如何高效清洁地利用煤炭资源仍是一个丞待解决的社会焦点问题。新型洁净能源水煤浆兼具流动性与稳定性,燃烧过程中煤炭节约效率较高,同时能够降低对环境的危害。水煤浆的制备过程中,分散剂起到极其紧要的作用,其合成原料也在向无毒、环保的方向发展。腐植酸是一种具有多种活性官能团的天然产物,原材料价格低廉、绿色环保,对其进行改性后用作水煤浆分散剂已逐渐成为该领域的研究热点。目前,在腐植酸缩聚改性方面的研究较少,主要是通过与甲醛或者磺化丙酮缩合,虽然此种改性可以改善腐植酸相对分子质量较小和亲水性能较弱的缺点,但是却没能提高改性分散剂的吸附性能,其与煤粒之间的吸附结合仍然是仅仅依靠腐植酸分子中的稠环结构,同时若分散剂的亲水性过强也会造成分散剂在煤表面形成很厚的水化膜,降低体系自由水的含量,不利于分散剂发挥作用,进而对水煤浆表观黏度产生很大影响。针对上述问题,本文向腐植酸分子中引入一种新单体—对氨基苯磺酸钠。对氨基苯磺酸钠具有氨基(-NH2)和磺酸基(-SO3Na),分子极性强,易与甲醛发生羟甲基化反应。研究表明,对氨基苯磺酸钠用作单体合成分散剂能够明显改善静电斥力及空间位阻,同时苯环结构也能够增加分散剂与煤粒之间的吸附活性位点,提高吸附量。本文在对腐植酸纯化和磺甲基化之后,与对氨基苯磺酸钠、甲醛通过缩聚反应合成腐植酸-对氨基苯磺酸钠缩聚物(HBF)；为进一步降低腐植酸分子结构强度,以磺甲基化腐植酸为原料,将其与对氨基苯磺酸钠、尿素、甲醛经由缩聚反应合成腐植酸-对氨基苯磺酸钠-尿素缩聚物(HBUF)。对两种产物的合成工艺进行优化,并采用红外光谱、热重、DSC及GPC等仪器对其结构及热稳定性进行分析。以彬长煤为样煤制备水煤浆,将两种分散剂分别与磺化腐植酸-甲醛-磺化丙酮缩聚物(SHA)、磺化腐植酸-磺化丙酮-尿素-甲醛缩聚物(SHUA)进行性能对比,探究水煤浆浆体表观黏度、流变性、吸附及稳定性等参数的变化。结果表明,HBF水煤浆分散剂的最佳添加量为0.5 wt%,此时可达到的最低黏度为633 mPa·s,最高制浆浓度为67.7 wt%,放置7天后的析水率为4.65%,饱和吸附量为3.91 mg/g; SHA水煤浆分散剂的最佳添加量为0.3 wt%,此时可达到的最低黏度为707 mPa·s,最高制浆浓度为66.8 wt%,放置7天后的析水率为5.29%,饱和吸附量为3.55 mg/g；则HBF分散剂性能较好。HBUF水煤浆分散剂的最佳添加量为0.45 wt%,此时可达到的最低黏度为552 mPa·s,最高制浆浓度为68.2 wt%,放置7天后的析水率为4.41%,饱和吸附量为4.09 mg/g; SHUA水煤浆分散剂的最佳添加量为0.25 wt%,此时可达到的最低黏度为619.5 mPa·s,最高制浆浓度为67.4 wt%,放置7天后的析水率为4.85%,饱和吸附量为3.86 mg/g；则HBUF分散剂性能更优异。最后,本文对两种腐植酸缩聚改性产物与煤/水界面性质及吸附机理进行了探讨。结果表明,HBUF分散剂中引入对氨基苯磺酸钠,分子中的苯环及各种杂环结构与煤紧密结合,亲水性官能团伸入水中,大幅度降低煤的憎水性质；小分子尿素的引入能够进一步减弱腐植酸分子刚性,分子链易折叠形成紧密吸附,同时折叠链有利于扩大空间位阻,分散稳定性能优于HBF分散剂。
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ536;O636.9
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 路全忠,刘冬梅;水煤浆技术在呼和浩特市应用的可能性分析[J];内蒙古环境保护;2000年01期
2 付贵祥,李新元;水煤浆技术的应用发展与研究[J];水力采煤与管道运输;2000年04期
3 詹隆,李洪波,董强国,刘珊;水煤浆技术应加快产业化发展[J];煤炭科学技术;2001年03期
4 仝德良,吕应运,刘波;北京地区发展水煤浆的前景分析[J];节能与环保;2001年03期
5 亚荻;水煤浆[J];福建能源开发与节约;2001年02期
6 王柱勇,李燕君,张明;中国水煤浆技术发展现状及产业化建议[J];洁净煤技术;2001年01期
7 林菁,陈柏杭;水煤浆代油的技术与经济分析[J];能源技术;2001年06期
8 淑云;水煤浆技术推广研讨会召开[J];煤炭加工与综合利用;2001年03期
9 张莲莲;山西水煤浆何时走俏市场?[J];山西能源与节能;2001年04期
10 郭俊秀;发展水煤浆的前景及存在的问题[J];同煤科技;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱书全;;我国水煤浆制备技术开发[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
2 杨文学;;高效、节能、环保的21世纪新能源水煤浆[A];2006第三届全国染整清洁生产、节水节能、降耗新技术交流会论文集[C];2006年
3 孙素敏;陈畅;曹佩文;;浅谈水煤浆技术及其应用[A];2013东升数码杯节能减排与印染新技术交流会资料集[C];2013年
4 陈畅;曹佩文;;浅谈水煤浆技术及应用[A];2009全国染整行业节能减排新技术研讨会论文集[C];2009年
5 朱志军;许建军;杨威;;浅析水煤浆技术及其应用[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
6 张荣曾;;水煤浆在中国能源与环境协调发展中的地位[A];发展洁净煤技术，，提高煤炭企业竞争力学术研讨会论文集[C];2001年
7 ;水煤浆技术的工业应用及发展前景[A];第五次全国煤炭科学技术大会文集汇编[C];2001年
8 朱红;孙正贵;齐祥明;;油基油水煤浆的稳定性[A];中国颗粒学会2002年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议论文集[C];2002年
9 王柱勇;蒋煜;王忠江;;当前水煤浆产业化中应注意的问题[A];2005年中国镁盐生产节能降耗、利用新能源高峰研讨会论文集[C];2005年
10 朱书全;;水煤浆成套技术[A];2005年中国镁盐生产节能降耗、利用新能源高峰研讨会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 谢中设 王宁勇;解燃“煤”之急的水煤浆遭冷遇[N];中国化工报;2004年
2 本报记者 丁品;水煤浆：前景广阔的清洁替代燃料[N];中国环境报;2004年
3 本报记者 李春霞;水煤浆市场有多大[N];中国煤炭报;2000年
4 顾耀武 刘强;水煤浆锅炉再掀节能巨澜[N];经理日报;2005年
5 本报记者 柯宁;大同水煤浆的“博奕”[N];山西经济日报;2002年
6 记者 李卫中 桑广庆;水煤浆技术开发商机无限[N];山西经济日报;2004年
7 本报记者 明贵栋;山西：水煤浆成为资源转型接替产业[N];中国工业报;2007年
8 本报记者 姜艳萍 马洪香;节能减排水煤浆技术方兴未艾[N];联合日报;2007年
9 明贵栋;山西：水煤浆成为资源转型接替产业[N];山西经济日报;2007年
10 本报记者 史玉成;我国水煤浆产业亟须配套发展[N];中国质量报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢东;水煤浆流变特性及其检测技术研究[D];华中科技大学;2010年
2 吴晓华;聚丙烯酸系列水煤浆添加剂的合成及应用机理研究[D];中国矿业大学（北京）;2009年
3 翁卫国;水煤浆代油清洁燃烧的研究及工业应用[D];浙江大学;2006年
4 崇立芹;印染废水水煤浆制备及其污染排放特性的研究[D];中国矿业大学（北京）;2009年
5 宋金梅;水煤浆用木质素添加剂改性研究[D];中国矿业大学(北京);2012年
6 丁宁;410T/h高长宽比、六角切圆水煤浆、重油两用电站锅炉动力、燃烧特性的数值模拟和试验研究[D];浙江大学;2005年
7 朱军峰;梳型聚羧酸盐分散剂化学结构与水煤浆流变相关性及与煤作用机理研究[D];陕西科技大学;2012年
8 李俊国;腐殖酸基水煤浆分散剂的合成、性能及其作用机理研究[D];陕西科技大学;2014年
9 李艳昌;煤炭成浆特性的非线性理论和波能量改性机理的研究[D];浙江大学;2007年
10 孟德润;大型电站锅炉水煤浆再燃降低NOx排放的试验研究及数值模拟[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 叶申柱;剪切技术在水煤浆超细分散中的应用研究[D];江南大学;2008年
2 李湘临;水煤浆环保实业发展战略研究[D];天津大学;2007年
3 葛磊;两性离子型腐殖酸基接枝共聚物水煤浆分散剂的合成、性能及其作用机理研究[D];陕西科技大学;2015年
4 贾宇荣;磺化腐植酸系水煤浆分散剂的合成与性能研究[D];陕西科技大学;2015年
5 陈蒙;淀粉接枝共聚物水煤浆分散剂的制备及性能[D];陕西科技大学;2015年
6 李学萍;宁夏不黏煤制备水煤浆的技术研究[D];宁夏大学;2015年
7 林娇艳;分散剂对煤表面特性作用机理及其与成浆关系的研究[D];浙江大学;2016年
8 钱呈浩;油田注汽锅炉水煤浆项目应用与研究[D];浙江大学;2016年
9 魏燕芳;快速加氢煤焦通过配煤及水热处理制备高性能水煤浆的研究[D];华东理工大学;2016年
10 孟奎;一类两亲梳型共聚物分散剂SMASS的合成及其对水煤浆流变性能的影响[D];华东理工大学;2016年
本文编号：1148221
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/1148221.html
