胺类捕收剂对白云母表面水化作用影响的研究

发布时间：2017-12-12 10:21

本文关键词：胺类捕收剂对白云母表面水化作用影响的研究

【摘要】：胺类捕收剂是硅酸盐矿物浮选中的重要捕收剂。本文以白云母为典型的硅酸铝矿物为基础,以十二胺(DDA)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为捕收剂,通过实验和模拟共同研究了伯胺类捕收剂和季铵类捕收剂对白云母表面水化作用的影响,以及为理解产生影响的原因,开展了以下研究内容:(1)实验部分,测量了经过不同浓度的DDA、DTAB和CTAB溶液作用后,白云母表面的接触角大小,结果发现随着捕收剂溶液浓度由1×10-5mol·L-1逐渐增加到2×10-4mol·L-1,白云母表面原有的强亲水性逐渐减弱。同时通过比较溶液浓度相同情况下,不同捕收剂作用效果的差异发现:相同碳链长度,伯胺类捕收剂减弱白云母表面亲水性效果强于季铵;相同头基,长碳链捕收剂减弱白云母表面亲水性效果强于短碳链。为了更好地研究捕收剂吸附构型对白云母表面的影响,实验利用AFM观察了浓度为2×10-4mol·L-1时,捕收剂分别为DDA、DTAB和CTAB情况下,捕收剂在白云母表面的吸附构型。结合AFM的二维图和三维图观察发现捕收剂以一定的角度吸附在白云母表面,且相同浓度下吸附DDA数量最多,所以相同浓度下DDA对白云母表面的改性效果优于其他两种捕收剂。(2)分子动力学模拟部分,利用了软件Materials studio,其中选用的力场为PCFF_phyllosilicates,模拟了分别吸附不同数量的DDA、DTAB和CTAB后,白云母表面的水化过程。捕收剂覆盖率增加顺序为0、0.2、0.4、0.6、0.8、1。模拟结果发现随着捕收剂覆盖率的增加,吸附在白云母表面的水分子构型越来越高,液滴的接触角越来越大,说明白云母表面亲水性越来越弱。通过分析系统中氢键的分布发现,伯胺类捕收剂头基能很好地吸附在白云母(001)面的六元环中,从而与六元环中的桥氧原子形成氢键;季铵类捕收剂由于其头基的空间位阻较大,与六元环中桥氧原子形成氢键的能力较弱。得出伯胺类捕收剂能更稳定地吸附在白云母(001)面。通过计算水分子和白云母(001)面相互作用能的大小,并且分析了水化系统中水中氢氧原子相对浓度的分布,结果发现伯胺类捕收剂抑制白云母(001)面亲水性效果强于季铵类捕收剂。从而得出结论捕收剂吸附越稳定,抑制效果越好。采用相同的分析方法研究季铵类捕收剂不同链长时的作用效果发现,捕收剂疏水链越长,捕收效果越好,是由于疏水链的相互作用使得抑制白云母(001)面亲水性效果更好。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD923.13;TD97

【参考文献】

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