淀粉接枝共聚物水煤浆分散剂的制备及性能

发布时间：2020-10-22 13:45

　　 本文从水煤浆结构类型和水煤浆性能要求两个方面对水煤浆进行了简要介绍;阐述了水煤浆分散剂的作用机理;通过水煤浆分散剂的分类简单说明了水煤浆分散剂的研究现状。目前,由于能源问题和环境污染问题的日益加重,水煤浆作为一种煤的洁净燃烧技术受到业内人士的高度重视;水煤浆分散剂是水煤浆制备过程中最重要的一种添加剂,也在向绿色环保、可生物降解、无毒的方向发展。淀粉是一种天然高分子化合物,来源广泛、可降解、无毒的特点使其逐渐成为水煤浆分散剂领域一个重要的研究方向。本文以(NH4)2S2O8为引发剂,以氧化淀粉为原料,与苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸等乙烯单体进行自由基接枝共聚,制备了氧化淀粉接枝苯乙烯磺酸钠和丙烯酸共聚物水煤浆分散剂(OSSA)和氧化淀粉接枝甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸共聚物水煤浆分散剂(OSMA);又以阳离子淀粉为原料,以(NH4)2S2O8为引发剂,与苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸等乙烯单体进行自由基接枝共聚,分别制备了阳离子淀粉接枝苯乙烯磺酸钠和丙烯酸共聚物水煤浆分散剂(CSSA)和阳离子淀粉接枝甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸共聚物水煤浆分散剂(CSMA)。通过接枝率、接枝效率、红外光谱、GPC分析等对其结构进行了表征;并用彬长煤制备水煤浆(CWS),考察了CWS浆体的表观黏度、Zeta电位、流变性、吸附量、稳定性等参数,最后对其接枝共聚物与煤粒的作用机理进行了探讨。结果表明,OSSA分散剂的最佳用量为0.3wt%,最佳制浆浓度为65wt%,表观粘度为568m Pa·s;饱和吸附量为3.42mg/g;放置7d后析水率为6.2%。OSMA分散剂的最佳用量为0.3wt%,最佳制浆浓度为65wt%,表观粘度为819m Pa·s;饱和吸附量2.26mg/g;放置7d后析水率为7.1%。CSSA分散剂的最佳用量为0.4wt%,最佳制浆浓度为65wt%,表观粘度为599m Pa·s;饱和吸附量为3.76mg/g;放置7d后析水率为5.8%。CSMA分散剂的最佳用量为0.4wt%,最佳制浆浓度为65wt%,表观粘度为798m Pa·s;饱和吸附量3.45mg/g;放置7d后析水率为6.3%。最后,本文对CSSA分散剂和OSSA分散剂的性能进行了对比,结果表明,OSSA分散剂比CSSA分散剂的分散性能好,而CSSA分散剂的稳定性较OSSA分散剂的稳定性好;探讨了两类分散剂的吸附机理,分析发现两类分散剂的作用主要是通过分散剂侧链上的芳环和碳氢链吸附在煤粒表面,亲水淀粉长链、磺酸基、羧基等亲水基团伸入水中,形成稳定的单层吸附,改善煤粒表面亲水性;CSSA分散剂分子中的正电荷能够与煤粒表面的形成静电引力,促进吸附;形成吸附层的复合煤粒间的既有立体排斥力、静电排斥力,又能产生空间位阻,同时作用,得到降黏和稳定的效果。
【学位单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TQ536
【部分图文】：

高 CWS 中煤的含量，用于制浆的煤粒的粒度剂剂作用机理能够有效的改善 CWS 的分散性、流变性和触界面性质，使煤粒能够在水中均匀分开，表散剂分子一般都具有两亲性的分子结构，分疏水区相互作用，而亲水基则能够与水结合在煤粒表面，从而使煤粒表面由疏水变为亲成的水化膜对原煤粒起到了保护作用，这样水的空间立体结构；形成的这种“复合煤粒”种特定结构对煤粒表面性质的改变主要有一表面亲水性能力可以用水作用在物质表面后接触角的大计算如式（1-1）；由公式可以看出，物质表面质有关[13]。

图 2-1 煤样的粒度分布ig 2-1 Particle size distribution of coal sampl工艺备工艺如图 2-2 所示：图 2-2 实验室工艺流程图Fig 2-2 Technological process in laboratory计算预混 机械搅拌混合 0 50 100 150 200 250 300Diameter (um)

Turbiscan Lab 稳定性分析仪不仅能够观测 CWS 浆体上层清液层的变化，还可以观察到浑浊区的变化，并可以客观地反映浆体中团聚、絮凝、沉降等一系列变化。采用稳定性分析仪测试水煤浆稳定性具有比传统方法更快更准确的优点，更能够应用于稳定性机理研究[81]。将 OSSA 和 OSMA 分散剂分别用于彬长煤制备 CWS，固定水煤浆浓度为60 wt%，分散剂加量为 0.75 wt%，考察两种分散剂对水煤浆清液区、浑浊区的影响。1）分散剂对水煤浆清液区的影响图 3-14、3-15 为稳定性分析仪原始扫描图谱。扫描图谱分为两个部分：透射光谱和反射光谱。在水煤浆稳定性分析实验中，研究透射光谱的主要目的是确定水煤浆的边界，研究反射光谱可以反应出水煤浆上层清液区的变化及中间浑浊区的煤粒沉降、絮凝行为[82]。在反射光谱中，0~1mm 区域为样品管底部所致，与体系稳定性无关；1~4mm 区为水煤浆样品的沉淀区，考察意义不大。水煤浆稳定性分析仪主要分析的范围为浑浊区及清液区。
【参考文献】

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本文编号：2851677