粒径和矿物质组分对表面活性剂吸附特性及褐煤润湿性的影响

发布时间：2017-10-11 14:10

  本文关键词：粒径和矿物质组分对表面活性剂吸附特性及褐煤润湿性的影响

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【摘要】：褐煤是重要的化石能源,由于其孔隙发达,表面含氧官能团含量丰富,造成褐煤表面具有强的亲水性,限制了其在工业上的应用,改变褐煤表面的润湿性对其加工利用具有重要意义。表面活性剂作为一种含有亲水基和疏水基分子结构的化学品,可以在固体表面发生吸附改变固体的润湿性。本文研究了煤粒径、煤中矿物质组分(高岭土、碳酸钙、石英砂等)和有机质对表面活性剂吸附特性及褐煤润湿性的影响,主要的研究结果如下:煤粒径的不同对表面活性剂在煤表面的吸附特性及润湿性影响是明显的。十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)在芒来褐煤表面的吸附量随着粒级的减小而增大;在褐煤表面吸附CTAB降低了芒来褐煤的亲水性;不同粒级芒来褐煤与极性润湿液蒸馏水和无水乙醇润湿作用强于褐煤与非极性润湿液正构烷烃的润湿作用,并呈现随着正构烷烃碳链增加,润湿热减小的规律;在同一初始浓度条件(300mg/L)下吸附,表面活性剂CTAB对不同粒级褐煤表面润湿性改变效果不相同,并不呈现随粒级减小煤表面润湿性改变效果更明显的趋势;随着粒级的减小,褐煤亲水性的降低值和亲油性的增加值都呈现先增加后减小的趋势,其中褐煤粒级为80-120目时其润湿性变化效果最为明显。对CTAB、十二烷基硫酸钠(SDS)、阳离子Gemini三种表面活性剂对比发现,三种表面活性剂在褐煤中矿物质各组分、有机质表面均发生了吸附作用,并满足吸附量随着初始浓度的增大而增加的规律。表面活性剂在矿物质各组分和有机质上的吸附作用力不同,在矿物质上吸附作用力主要是范德华力,脱灰煤(有机质)上的吸附作用力主要是强荷电作用。在褐煤中矿物质各组分、有机质表面上的吸附量明显不同,其中CTAB在原煤,有机质吸附量最多,石英砂和高岭土上吸附Gemini表面活性剂在量较多,SDS在碳酸钙上吸附最多。吸附三种表面活性剂褐煤中矿物质各组分、有机质的润湿性均发生改变,但对润湿性的改变效果存在显著地差异。吸附SDS对碳酸钙润湿性改变效果较好,高岭土吸附CTAB明显地改变其润湿性。对于原煤和脱灰煤,选择Gemini在CMC浓度时润湿性改变最大,表明相对于CTAB而言,Gemini表面活性剂吸附对褐煤表面润湿性改变效果更显著。
【关键词】：褐煤 表面活性剂 润湿性 粒级 矿物质
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD849.2
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 选题背景和意义11-13
• 1.1.1 褐煤赋存现状12
• 1.1.2 我国褐煤利用前景展望12-13
• 1.2 褐煤的利用缺陷13-16
• 1.2.1 褐煤中水分的存在形式14-15
• 1.2.2 高含水的原因15
• 1.2.3 褐煤脱水意义15-16
• 1.3 表面活性剂基本理论16-19
• 1.3.1 表面活性剂概念16-17
• 1.3.2 表面活性剂的分类17
• 1.3.3 表面活性剂的基本性质17
• 1.3.4 表面活性剂的结构17-18
• 1.3.5 表面活性剂的主要作用18
• 1.3.6 表面活性剂改变煤润湿性的机理的探讨18-19
• 1.4 煤质对吸附过程的影响19-20
• 1.4.1 煤中的矿物质19-20
• 1.4.2 煤的粒级20
• 1.5 本文研究内容20-22
• 参考文献22-27
• 第二章 实验仪器与测试方法27-37
• 2.1 褐煤工业分析和元素分析27-28
• 2.2 煤样的孔隙结构分析28-30
• 2.2.1 褐煤吸附/脱附等温曲线28-30
• 2.2.2 孔隙结构参数分析30
• 2.3 煤红外光谱分析30-33
• 2.3.1 实验仪器及方法31
• 2.3.2 褐煤红外谱图分析31-33
• 2.4 煤中矿物质分析33-34
• 2.5 吸附实验及吸附量的测定34
• 2.6 脱灰煤样制备34
• 2.7 润湿热的测定34-35
• 参考文献35-37
• 第三章 CTAB对不同粒级芒来褐煤吸附特性及润湿性影响37-49
• 3.1 实验部分37-38
• 3.1.1 实验煤样37
• 3.1.2 CTAB吸附实验及吸附量的测定37
• 3.1.3 吸附煤样的红外光谱分析37
• 3.1.4 吸附煤样的润湿热37-38
• 3.2 结果与讨论38-45
• 3.2.1 粒级对CTAB在褐煤表面吸附能力的影响38-40
• 3.2.2 CTAB吸附对不同粒度褐煤润湿改性的影响40-45
• 3.3 本章小结45-47
• 参考文献47-49
• 第四章 表面活性剂对煤中有机质和无机质吸附特性与润湿性影响49-79
• 4.1 阴离子表面活性剂SDS在煤中有机质和矿物质上的吸附规律及润湿性影响49-56
• 4.1.1 SDS在原煤上的吸附规律49-50
• 4.1.2 SDS在脱灰煤上的吸附规律50-54
• 4.1.3 SDS吸附对煤中各组分润湿性影响54-56
• 4.2 阳离子表面活性剂CTAB在煤中有机质和矿物质上的吸附规律及润湿性影响56-62
• 4.2.1 CTAB在原煤与脱灰煤上的吸附规律57-58
• 4.2.2 CTAB在高岭土、碳酸钙和石英砂上吸附规律58-60
• 4.2.3 CTAB吸附对煤中各组分润湿性影响60-62
• 4.3 Gemini表面活性剂在煤中有机质和矿物质上的吸附规律及润湿性影响62-70
• 4.3.1 Gemini在原煤与脱灰煤上的吸附规律63-65
• 4.3.2 Gemini在高岭土、碳酸钙和石英砂上吸附规律65-67
• 4.3.3 Gemini吸附对煤中各组分润湿性影响67-70
• 4.4 三种表面活性剂在煤中各组分上的吸附量对比70-72
• 4.5 三种表面活性剂吸附对煤中各组分润湿性影响对比72-74
• 4.6 本章小结74-76
• 参考文献76-79
• 第五章 结论与展望79-81
• 5.1 结论79-80
• 5.2 展望80-81
• 致谢81-82
• 攻读学位期间发表的学术论文82

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