功能化疏水性纳米粒子的制备及对低阶煤的浮选特性研究

发布时间：2020-06-14 20:49

【摘要】：本文针对低阶煤变质程度低、颗粒表面含氧官能团多、天然可浮性差、孔隙发达,传统油类捕收剂难以取得理想浮选效等特点,提出采用功能化疏水性纳米粒子作为捕收剂强化低阶煤浮选,通过添加特定的含氧官能团修饰疏水性纳米粒子,提高纳米粒子对低阶煤的选择性,以期利用纳米颗粒对低阶煤表面疏水性和表面粗糙度的协同作用,改善低阶煤浮选效果。通过改变乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和功能单体甲基丙烯酸四氢呋喃酯(MATE)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸(AA)的种类和用量,采用乳液聚合的方法成功的合成了六种功能化疏水性纳米粒子。功能化疏水性纳米粒子的粒度随着乳化剂用量的增大而逐渐的变小,功能化疏水性纳米粒子乳液的电位数值随着乳化剂用量的增大而逐渐的增大。乳液聚合过程中添加不同种类的功能单体,合成的功能化疏水性纳米粒子乳液的电位、粒度和纳米粒子表面的含氧官能团的含量是不相同的。同一功能单体,随着功能单体用量的增大,功能化疏水性纳米粒子乳液的电位和粒度没有明显的变化,但是功能化疏水性纳米粒子表面含氧官能团的含量逐渐的增大。试验煤样属于低阶煤,具有低灰分、高挥发分、特低硫分的特点,煤样接触角为49.8°,低阶煤表面疏水性弱,可浮性较差。功能化疏水性纳米粒子作为低阶煤浮选的捕收剂,浮选结果表明:阳离子型功能化疏水性纳米粒子浮选效果优于阴离子功能化疏水性纳米粒子浮选效果,当乳化剂CTAB用量150mg,功能单体MATE用量0.71mL,功能化疏水性纳米粒子用量12kg/t,低阶煤浮选精煤产率为76.68%,相比相同用量的柴油,精煤产率增大了31.65%。通过对功能化疏水性纳米粒子作用后的低阶煤煤样进行接触角、红外光谱、扫描电镜测试分析,探索了功能化疏水性纳米粒子强化低阶煤浮选的作用机理,结果表明:阴阳离子型功能化疏水性纳米粒子与低阶煤作用后接触角增大,明显的提高了低阶煤表面疏水性;功能化疏水性纳米粒子与低阶煤作用后低阶煤表面的苯环吸收峰明显的增强,低阶煤表面亲水吸收峰,羟基、羧基吸收峰明显的减弱,可能是由于功能化疏水性纳米粒子表面功能单体与低阶煤表面含氧官能团发生氢键作用,疏水性整体增强;通过扫描电镜宏观观察功能化疏水性纳米粒子与低阶煤作用后的煤样,可以明显的发现低阶煤表面吸附了大量功能化疏水性纳米粒子,增大了低阶煤表面的粗糙度,提高了低阶煤表面疏水性。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD94;TD923
【图文】：

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过程中添加不同类型阴阳离子型的乳化剂、引发剂用来合成聚苯乙烯纳米粒子乳液。改变乳液聚合过程中添加功能单体能化疏水性纳米粒子乳液。采用不同的测试手段对功能化的性质进行测试。能化疏水性纳米粒子的制备 (The Prepnalized Hydrophobic Nanoparticles)化疏水性纳米粒子制备原理聚合遵循自由基聚合的一般机理，乳液聚合初期，单体和乳、液相和液滴三相中。的单体一聚合物胶粒较小，只能容纳一个自由基，由于胶粒用，在胶粒内的自由基寿命较长，有较长的链增长时间，当基通过扩散进入胶粒内时，进行双基终止，胶粒内自由基数由基进入再次引发聚合，第四个自由基进入后再终止，如此自由基数目在 0 和 1 之间变化。具体聚合过程如图 2-1 所示

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硕士学位论文功能化疏水性纳米粒子的制备原理与常规的乳液聚合纳米粒子基本相同是在此基础上添加了一定量的功能单体。以单体 St、功能单体 MATE、交联DVB，乳化剂 SDS 和引发剂 KPS 为例，合成含有四氢呋喃官能团的功能化疏性纳米粒子乳液为例，解释功能化疏水性纳米粒子的原理，其乳液聚合原理如图 2-2 所示。

【参考文献】