淀粉改性水煤浆分散剂的制备及其应用性能研究

发布时间：2020-07-02 19:43

【摘要】：我国是世界产煤大国,但煤炭资源的综合利用率却不高,与此同时燃煤引起的环境污染问题日渐严重。因此,如何高效、环保地利用煤炭资源已经引起了广大专家学者的关注。水煤浆燃烧率高,运输方便,作为一种新型的清洁代油燃烧受到了业内人士的高度重视。分散剂是制备高浓低黏水煤浆不可或缺的一种重要添加剂,是影响水煤浆性能和价格的关键因素。淀粉在自然界中储量非常丰富,其价格低廉、环保可再生的特点使其逐渐成为水煤浆分散剂领域一个极具潜力的研究方向。淀粉基水煤浆分散剂由天然高分子淀粉经改性制得,具有来源广泛、绿色环保、制浆稳定性高等优点。然而,已有的研究仅局限于对淀粉进行接枝共聚及部分初级改性,淀粉接枝共聚物虽然拥有良好的分散效果,但其接枝单体价格较高,从而增加了制浆成本。本论文从玉米淀粉的化学性质及分散剂作用机理出发,以三磺酸钠铵(N(SO3Na) 3)为磺化剂,次氯酸钠为氧化剂,制备了磺化-氧化淀粉水煤浆分散剂(SOS)。通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、X-射线衍射对其分子结构、相对分子质量及分布进行了表征和分析。将其应用于彬长煤制浆,以水煤浆表观黏度作为参照,确定其最佳磺酸基取代度为0.3,最佳羧基含量为0.41%。SOS分散剂的最佳添加量为0.9%,最大制浆浓度可达到67%,表观黏度为927.6mPa·s;放置7天析水率为2.7%。而萘系分散剂的最大制浆浓度仅为66%,7天析水率为4.1%。采用氧化、酸解两种方式对淀粉进行降解预处理,以H2O2-Fe2+为引发剂,丙烯酸、苯乙烯磺酸钠为单体,通过自由基聚合反应制备了氧化淀粉接枝共聚物水煤浆分散剂(OSSA)和酸解淀粉接枝共聚物水煤浆分散剂(HSSA)。通过理化性质、FT-IR、1H-NMR、GPC等对其结构及相对分子质量与分布进行了表征与分析。将两种分散剂应用于彬长煤制浆,考察对比了两种不同降解方式对水煤浆表观黏度、流变性、稳定性、吸附量的影响,并与萘系分散剂进行了对比。结果表明,OSSA对彬长煤具有相对较好的降黏、稳定效果；OSSA的最佳添加量为0.4%，最大成浆浓度可达到67%,表观黏度为906mPa·s;浆体具明显的剪切变稀流动特性；OSSA的吸附模型为单层吸附,饱和吸附量为4.35mg/g;浆体的稳定性高。以苄基氯为疏水化试剂,异丙醇和水的混合溶液为溶剂,羟乙基淀粉及氧化淀粉为主链,分别合成了苄基氧化淀粉(BOS)及苄基羟乙基淀粉(BHS)水煤浆分散剂。通过FT-IR、1H-NMR对其结构进行了表征和分析,通过热重分析仪(TA)对产物的热力学性能进行了测试。将两种分散剂应用于神华煤制浆,考察分散剂最佳用量及最大成浆浓度,并对浆体流变性、稳定性,分散机理等进行了研究。结果表明,相较于BHS,BOS的应用性能较佳；BOS的最佳添加量为0.5%,最大成浆浓度为65%,表观黏度为754 mPa·s;放置7天后析水率为3.35%。
【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
【图文】：

分布图,排放量,世界,分布图

＾逦２００４逦２００６逦２００８逦２０１０逦２０１２逡逑Ｙｅａｒ逡逑图１－１我国２００４年至２０１２年煤炭生产、消费占能源产量的百分比逡逑Ｋｇ．邋１－１邋Ｆｒｏｍ邋２００４邋化邋２０１２邋Ｃｈｉｎｅｓｅ邋ｃｏａｌ邋ａｃｃｏｕｎｔｓ邋ｆｏｒ邋ｅｎｅｒ；ｇｙ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ逡逑中国８５％的煤炭是通过直接燃烧使用的Ｗ。然而煤炭中含有硫、踞、l#、氯和神等逡逑有害成分，氋耗低效燃烧煤炭导致污染物的排放尨逐年增加，严重污染大气，危害动、逡逑植物生长及人类健康。煤炭燃烧时硫分大部分ＷＳ化的形式排入大气，Ｓ0２是形成＂酸逡逑雨＂危害的元凶，目前，我国已成为世界Ｈ大酸雨区之一。煤炭燃烧排放的氮氧化物主逡逑要有ＮＯ和Ｎ０２．其不但会对人类的呼吸系统造成损伤，还会加重酸雨对环境的危害Ｗ。逡逑煤是含碳量最高的化石燃料，燃烧时排放的Ｃ0２也最多。如图１－２所示，我国作为燃煤逡逑大国

模型图,分散剂,模型,水煤浆

逦＼逡逑赫~>逡逑零逡逑＾邋．邋．邋？，逡逑图１－２邋２０口年世界Ｃ0２排放量分布图逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｇｌｏｂａｌ邋Ｃ0２邋ｅｍｉｓｓｉｏ打邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｉｎ邋２０１２逡逑为减轻煤块车辆运输及原煤直接燃烧造成的环境污染问题，洁净煤技术的研究及应逡逑用受到了各国的广泛重视。水煤浆（简称ＣＷＳ）技术是一种清洁、经济、高效的燃煤技逡逑术，其制备方法简单，可通过管道等方式进行输送，不但可Ｗ降低运输过程中的损失又逡逑可减轻对环境造成的污染。水煤浆是一种粗分散体系，由７０％的煤、２９％的水及１％逡逑的添加剂组成，经机械揽拌后形成的具有流动性的燃料。水煤浆分散体系是目前最为理逡逑想的能源燃料，在利用过程中能量转化率很大，燃烧后产物污染性小。在水煤浆中加入逡逑分散剂，使得传统固体大块煤炭转化成流动态液体，增大了接触面积，促进了煤炭的充逡逑分燃烧。自２０世纪８０年代至今，在我国科研人员的不懈探索下，我国的水煤浆技术取逡逑得了巨大的进展ｆ７３。逡逑１．２水煤浆技术逡逑１．２．１水煤浆的性能要求逡逑水煤浆Ｗ液体形式存在

【相似文献】