咪唑类和季膦盐类离子液体润湿煤层结构的基础研究

发布时间：2017-07-06 15:08

  本文关键词：咪唑类和季膦盐类离子液体润湿煤层结构的基础研究

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【摘要】：煤炭开采过程中,粉尘不但是井下重大的安全隐患,还严重影响着矿井工人的生命健康。目前煤层注水是一项根本性的防尘措施。但水的极性大,不易直接润湿煤层,因此各种润湿剂或表面活性剂的研究成为热点。室温离子液体是一类完全由阴阳离子组成的,在室温或室温附近温度下呈液态的盐类物质(简称离子液体),具有优良的溶解能力以及结构的可设计性。基于此,本论文提出利用双亲性离子液体润湿煤结构,以达到煤层注水效果的根本性提高。本文选取了复配A溶液,8种咪唑类离子液体[HOEt MIm][BF4]、[HOEt MIm][NTf2]、[AMIm][BF4]、[AMIm]Cl,[EMIm][BF4]、[EMIm][NTf2]、[Pr MIm][BF4]、[BMIm][BF4]以及2种季膦盐类离子液体[P4,4,4,2][DEP]、[P4,4,4,1][Me SO4]作为润湿性研究对象,利用接触角实验、保水性实验等测试不同液体对煤样的润湿效果和耐蒸发能力;利用红外光谱测定技术分析离子液体对煤中活性结构、矿物质的影响,对离子液体润湿煤结构进行了基础研究。本研究将为离子液体在矿井煤尘防治以及煤结构研究方面提供新的发展平台。首先利用接触角测定仪测量了A溶液和不同离子液体在煤样表面的接触角,结果显示与蒸馏水对比,A溶液和离子液体与煤样的接触角均减小,说明两者均具有很好的润湿效果,其中A溶液的润湿性更加明显。不同离子液体的接触角存在较大差异,说明其润湿性不同,其中[HOEt MIm][NTf2]润湿效果最好,[P4,4,4,1][Me SO4]和[P4,4,4,2][DEP]次之,[HOEt MIm][BF4]的效果最差。对比分析相同阳离子不同阴离子和相同阴离子不同阳离子的离子液体所测接触角,推测阳离子对离子液体润湿效果的影响更加明显。通过保水性实验比较A溶液和不同离子液体处理煤的含水率梯度和平衡值,结果显示与蒸馏水相比,A溶液和离子液体处理煤的蒸发速率较慢,水分保持时间较长,煤样表现出更强的耐蒸发能力。不同离子液体含水率梯度及平衡值有所差异,其中[EMIm][BF4]的保水性最好。此外,离子液体的润湿性和保水性具有一定的相通性,但A溶液的保水效果并不明显。通过红外光谱实验比较离子液体处理煤和水处理煤中官能团的变化,结果显示与水处理煤比较,离子液体处理煤并未改变煤的主要结构,而是改变了煤中官能团的含量。[Pr MIm][BF4]、[BMIm][BF4]、[P4,4,4,2][DEP]、[AMIm]Cl、[AMIm][BF4]、[HOEt MIm][NTf2]、[HOEt MIm][BF4]、[P4,4,4,1][Me SO4]处理煤均明显减弱了煤中脂肪类和芳香烃类基团,[EMIm][BF4]、[EMIm][NTf2]处理煤明显增强上述基团,但明显减弱了含氧类基团。比较谱峰强度,推测能够减弱脂肪烃和芳烃类基团的离子液体通常具有较好的润湿性,而含氧类基团对润湿性的影响可能与脂肪烃和芳烃类基团的减弱程度相关。
【关键词】：煤 润湿性 离子液体 红外光谱分析 保水性
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD714.41
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-18
• 1 绪论18-26
• 1.1 研究的背景与意义18-19
• 1.2 研究现状19-23
• 1.3 研究内容及技术路线23-26
• 2 润湿剂的润湿机理分析26-32
• 2.1 润湿剂26-27
• 2.2 润湿作用27-30
• 2.3 表面官能团与润湿性30
• 2.4 本章小结30-32
• 3 离子液体润湿煤的实验研究32-47
• 3.1 实验煤样的性质32
• 3.2 选择离子液体润湿剂32-35
• 3.3 煤样接触角的测定35-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4 离子液体对煤样的保水性实验47-53
• 4.1 实验样品47
• 4.2 实验步骤47-48
• 4.3 实验分析48-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 红外光谱实验研究离子液体对煤尘润湿性的影响53-69
• 5.1 红外光谱测试原理53-57
• 5.2 水和离子液体处理煤中官能团的红外光谱实验57-67
• 5.3 本章小结67-69
• 6 全文总结69-71
• 6.1 主要结论69-70
• 6.2 创新点70
• 6.3 研究工作展望70-71
• 参考文献71-76
• 作者简历76-78
• 学位论文数据集78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 程卫民;周刚;左前明;聂文;王刚;;喷嘴喷雾压力与雾化粒度关系的实验研究[J];煤炭学报;2010年08期

2 李汝雄;离子液体——走向工业化的绿色溶剂[J];现代化工;2003年10期

3 刘国根,邱冠周,胡岳华;煤的红外光谱研究[J];中南工业大学学报(自然科学版);1999年04期

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本文编号：526668