共聚制备温敏磁性吸水树脂及对细粒煤脱水的研究

发布时间：2018-01-12 02:03

  本文关键词：共聚制备温敏磁性吸水树脂及对细粒煤脱水的研究　出处：《太原理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：目前,细粒煤机械脱水和基于机械的复合作用脱水方法很难达到出厂精煤水分10%以下的要求,而热力干燥脱水方法的生产成本过高,致使细粒煤脱水成为煤炭加工利用行业的一大难题。本课题提出制备温敏磁性吸水树脂来脱除细粒煤中的水分。将煤与温敏磁性吸水树脂混合,采用磁分选方法将温敏磁性吸水性树脂从细粒煤中分离,之后利用其温敏性特点以非液-汽相变方式将水分从树脂中移出,实现树脂的有效回收及循环利用。采用水溶液自由基共聚法将N-异丙基丙烯酰胺与各种单体进行交联共聚,考察单体、交联剂用量、反应温度、反应时间和丙烯酸钠用量等因素对制备温敏吸水树脂的影响,并对所得产物的平衡溶胀率、温敏性、溶胀性、退涨性以及循环载水率进行测定。利用FTIR、XRD和TGA等表征手段进行结构和热稳定性分析。实验结果表明在亲水单体为丙烯酸钠、丙烯酸钠摩尔比用量为5%、交联剂摩尔比用量为3%、合成温度为20℃和反应时间为12小时的条件下,合成出的温敏吸水树脂具有较高的平衡溶胀率(170.4g/g)、快速响应的温敏性(温敏点约为50℃)、较快的的溶胀速率、快速的退涨速率以及最大循环载水率(161.6g/g)。采用三步法制备温敏磁性吸水树脂。首先,采用共沉淀法制备出磁性Fe_3O_4纳米粒子。考察沉淀剂种类、反应温度和反应时间等工艺条件的影响。利用XRD、TEM和SQUID-VSM对所得样品进行结构和磁学性分析。实验结果表明在氨水为沉淀剂、合成温度为60℃和结晶陈化时间为12小时的条件下合成出的磁性Fe_3O_4纳米粒子晶型结构完整、没有杂质、粒子大小均匀(约为14.1nm)、粒子分散均匀、具有超顺磁性和高比磁饱和强度(约为69.70emu/g)。其次,在体积比为4:1的醇水溶液中采用KH-570对Fe_3O_4进行表面改性,FTIR和TGA结果表明对Fe_3O_4表面改性成功。最后,采用悬浮液自由基聚合法制备温敏磁性吸水树脂,考察Fe_3O_4不同加入方式、KH-570不同用量等的影响。实验结果表明当KH-570用量为0.3mL时合成的温敏吸水树脂具有较好的结合强度、具有较高的平衡溶胀率(94.6g/g)、快速响应的温敏性(温敏点约为40℃)、较快的溶胀速率、快速的退涨速率以及较高的循环载水率(91.1g/g)。通过XRD、TGA、FTIR、SEM和SQUID-VSM对选定的温敏磁性吸水树脂的结构进行表征和性能分析,结果表明温敏磁性吸水树脂共聚成功;同时TGA表明改性和未改性Fe_3O_4的加入未影响温敏磁性吸水树脂的热分解温度和热稳定性;XRD分析表明树脂未影响Fe_3O_4的晶型结构;SEM表明Fe_3O_4均匀地分散在树脂中;比磁饱和强度约为21.93emu/g。利用所制备的温敏磁性吸水树脂进行细粒煤脱水的实验研究,考察树脂粒度、树脂用量、细粒煤粒度和煤种对脱水效果的影响。实验结果表明树脂回收率基本达到100%。温敏磁性吸水树脂在粒度为0.45~0.3mm,树脂用量相对细粒煤质量比3%条件下,混合10min后可以将初始水分含量为20%左右、粒度0.125~0.074mm的细粒弱粘煤和气煤水分降至10%左右,相同条件下长焰煤从初始水分26.84%降至17.11%,三种煤的含水率均降低约10%,温敏磁性吸水树脂表现出了良好的脱水效率。混合时间延长至150 min,三种煤的水分略有降低,而长焰煤水分未能降至10%以下,这也表明长焰煤相对不易脱水。
[Abstract]:The results show that the magnetic Fe _ 3O _ 4 nanoparticles have a high equilibrium swelling rate ( 170.4 g / g ) , rapid response temperature sensitivity ( temperature sensitive point about 50 鈩，

本文编号：1412178