木质素表面活性剂在水煤浆制备中的应用
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1) 硕士、讲师; 3) 教授, 贵州工业大学化学与生物工程学院, 550003 贵阳; 2) 副研究员, 贵州工业大学科研处, 550003 贵阳 收稿日期: 2004-03-28; 修回日期: 2004-05-10
4 6 煤 炭 转 化 2004 年
图 1 GX 在煤粒表面的吸附等温线 F ig . 1 A dsor ptio n iso ther ms o f the GX on
coa l surface
对上式变形得到下式:
∫ ∫c
= - d = RT dlnc
0
0
( 2)
为吸附前后固-液界面自由能的变化. 随着溶液浓
度的增加, 的数值在增加, 也就是固-液界面的界
1 实验部分
1. 1 仪器与试剂 美国 L ECO 公司 M AC- 400 工业分析仪; 德国
Haake 公司 CHN - 6, SC - 132 元 素分析 仪; 英 国 M alvern 仪 器公 司 M alvern Size 激 光粒度 分析 仪 2000 型; 美国尼高利( Nieolet ) 仪器公司 FT -IR 傅 立 叶变 换 红 外 光 谱 仪 750 型; 杭 州 仪 表 电 机 厂 M D60- 2F 电动搅拌器; 上海 分析仪器厂 NDJ- 1 型旋转式黏度计; 上海分析仪器总厂 722 型紫外分 光光度计.
第 3 期 敖先权等 木质素表面活性剂在水煤浆制备中的应用 4 7
图 2 -lnc 关系图 F ig . 2 Rela tio n betw een and lnc
图 3 / RT -平衡浓度关系 F ig . 3 Relatio n betw een / RT and equilibr ium
根 据莫尼( Mo ney M ) 提出的悬浮体的黏度与 分散粒子的体积浓度的关系式:
ln
=
0
( 3)
k + sln
0
式中: —— 分散体系的黏度; 0—— 分散介质的黏
度 ( 取水的 黏度) ; —— 体系中分散粒子的体积浓
度; k —— 爱 因斯 坦系 数 ( 对 于球 形粒 子 为 2. 5) ;
表 1 制浆用煤的工业分析 数据( % * , ad) T able 1 P ro ximate analysis data of ex perimental co al
M
A
V
S
1. 41
9. 20
30. 78
0. 27
* Percent of w eigh t .
1. 3 粗木质素的处理
本实验用粗木质素为市售工业品, 为碱法草浆
co ncentr atio n
当数量亲水基团的添加剂分散于分散相煤粒中, 就 可以减弱煤料表面的憎水作用, 在煤炭表面形成一 层水化膜, 这层水化膜对颗粒之间的摩擦起到了润 滑作用, 使颗粒之间的内摩擦减小, 从而减小煤粒之 间的凝聚, 导致煤浆表观黏度下降, 流动性增强.
CWM 中水的存在形式有两种, 即吸附水和游 离水. 吸附水紧密地吸附在 CW M 颗粒的表面, 它随 着颗粒的运动而一起运动; 而游离水则可以与煤浆 颗粒发生相对运动, 为保证所需的流动性, CWM 应 拥有一定数量的游离水. 因此, 在用水量一定的情况 下, 应尽量减少吸附水量, 增加游离水量, 使游离水 的比例增大, 这样, 就可以降低黏度, 提高 CWM 的 流动性. 在 CWM 分散体系中由于吸附作用在煤浆 粒子的表面上形成了水的吸附层( 水膜层) . 减小水 膜层的厚度, 则可以增加游离水的量.
关键词 木质素表面活性剂, 水煤浆, 固-液界面自由能, 水化膜 中图分类号 T Q 047. 1, T Q 517. 4
0 引 言
水 煤浆( CWM ) 作为一种新型浆体 燃料, 以其 可代重油、环保等优点已在国 内外引起关注. 近年 来, 我国 CWM 技术已取得了显著的成果, 但要满足 现实需要还有差距, 除了需要更进一步研制制浆工 艺设 备外, 还 要研制更 廉价高 效的添 加剂以 降低 CWM 成本, 这是 CWM 得以广泛推广应用的一项 关键技术. [ 1-5] 目前, 性能优异的 CWM 添加剂多采 用石油产品合成, 其生产成本较高. [ 4] 而木质素在自 然界存在的数量巨大, 主要来源于造纸废液, 因没有 较好的利用途径, 至今利用率较低, 尤其是草浆黑液 因“硅干扰”等原因更难治理[ 6] , 给环境代来严重的污 染. 因此, 利用造纸废液为原料生产 CWM 添加剂, 以 其价廉、无毒及某些比石油产品更为优异的性能越来 越受 到重 视[ 7, 8] , 是一 个既 经济 又环保 的方 法. 对 CWM 添加剂的作用机理, 国内外多数学者趋向于空 间位阻和熵斥力理论. [ 2] 为了进一步探讨木质素表面 活性剂与煤的作用机理, 探索研制 CWM 添加剂的方 法, 本文以硫酸盐木 质素为主要原料, 制备出适合 CWM 应用的添加剂, 并对添加剂对浆体煤粒固-液 界面自由能及水化膜的影响作了讨论, 以期能制备更 廉价优越的 CWM 添加剂, 开发木质素的利用.
=-
1d RT dlnc
( 1)
式中: —— 界面层中的吸附量; —— 固-液界面张
力度; R ——气体普适常数; c——溶液的浓度.
2. 1 FTIR 分析
利用 F T IR 光谱分析仪对 M L 与 GX 进行结构
分 析, 结 果 显 示: 两 者 最 显 著 的 差 别 是 GX 在
977. 75 cm- 1处有一很强的吸收峰, 而 ML 没有, 它
par ticle v olume fra ct ion o f CW M
2. 4 GX 用量对 CWM 流变性的影响
对于装置的稳定运行来说, 流变特性是影响工 况的重要因素. 我们在室温条件下制备浓度为 60% 的 CWM ( 其中 GX 为 1. 4% ) , 其浆体的流变性见第 48 页图 5. GX 用量对 CWM 黏度的影响( 剪切速率 100 s- 1 ) 见第 48 页图 6.
重复上述步骤一最后沉淀出来的木质素离心分离水洗至中性干燥粉碎得到产品为硫酸盐木质素ml4硫酸盐木质素的化学改性计量下将硫酸盐木质素ml溶于碱性水溶液后加入三口瓶再加入na2so3和hcho调节ph值为1113搅拌下水浴升温温度控制在50反应结束后用乙醇进行沉淀分离提纯然后将合成的样品进行真空干燥到草浆硫酸盐木质素的改性产物gx5ftir分析将合成样品溶于水后加bacl2除去未反应的na2so3用无水乙醇进行沉淀分离后再洗涤两次干燥
说明适量的添加剂对 CWM 起到了减少吸附水、增
加游离水的效果. 但当添加剂浓度过大时, 会降低其
效能. 这与下面的结果一致, 因此, CWM 的制备必
须掌握好添加剂的加入量.
图 4 G X 浓度与煤浆粒子体积分数的关系 F ig . 3 Relatio n betw een GX co ncentr atio n and coal
所有试剂均为市售分析纯.
1. 2 煤样及 CWM 的制备
煤样为贵州老鹰山煤矿 11 号煤层原煤, 其成浆 性 指 标 D 为 3. 94, 理 论 上 最 高 制 浆 浓 度 为 72. 27% [ 9] , 煤样的处理, CWM 的制备及其浓度、流 变性、黏度和稳定性等性能测试方法参照文献[ 9] 进 行, 煤样的工业分析数据见表 1.
s ——固体粒子的结构形成系数, 取 1. 88.
在 CWM 分散体系中, 由于煤粒表面有水膜层,
CWM 粒子所占体积分数将包含水膜层( 其厚度为 ) ,
因此, CWM 粒子的体积浓度可以用以下公式计算:
=
4 n0( r + 3V 0
)3
( 4)
式中: r ——煤粒的半径; ——煤粒的表面水膜层厚
度; 0 —— 分散体系中的煤粒总数; V 0 —— 分散体系
的体积. 对于一定的分散体积, 0, V 0 均为定值. 因
此, 从( 3) , ( 4) 两式中, 可以定量地计算出水膜层的
厚度.
从图 4 可以看出, 随着添加剂浓度的增加, 煤浆
粒子所占的体积分数在变小, 也就是水膜层厚度在
减小. 当添加剂浓度增大到 2% 以上时, 水膜层厚度
反而增大, 即游离水量减小, 煤浆的流变性变差. 这
是 C 与 S 或 S 与 O 原子之间键和基团的各种振动.
通过查寻红外光谱的工具手册[ 10] , 选择了从 C7 到
C10中仅含 C, H, O 和 S 等元素含苯环的有机化合物
近二十种,
它们都含有
S
O
23
基团,
这些化合物的红
外 光 谱 在 900 cm- 1 ~ 1 100 cm - 1 范 围 存 在 反 映
( / RT ) 变化, 见第 47 页图 2 和图 3. 可以看出, 随 着 GX 在煤粒表面吸附量的增加, 固-液界面自由能 在逐渐降低. 当吸附量达到饱和时, 固-液界面自由 能降到最低, 也就是说, 颗粒之间聚集力达到最低.
2. 3 GX 对煤粒水化膜的影响
在 CWM 中加入一定量的 GX, 使这些具有相
面能在降低. 根据吸附量及平衡浓度, 可画出 -lnc
曲线, 并对数据点进行拟合, 得曲线方程如下: = 0. 038( lnc) 5 - 0. 697( lnc) 4 + 4. 977( lnc) 3 17. 118( lnc) 2 + 28. 584l nc - 18. 538
利用数值积分处理后得出不同平衡 浓度时的
黑液提取物, 实验前先将其预处理, 其方法为: 将粗 木质素溶解于 0. 5 m ol·L - 1N aO H 溶液中, 过滤除 去不溶性杂质, 滤液用 3 m ol·L - 1H2 SO4 溶液调至 pH 为 2~3, 将木 质素沉淀出来. 重复上述步 骤一
* 贵州省科技厅基金资助项目( 黔科合计字 3031 号) .
1. 5 FTIR 分析
将合成 样品溶于水 后加 BaCl2 除去未 反应的 N a2SO 3, 用无水乙醇进行沉淀分离后, 再洗涤两次, 干燥. 样品测试采用 KBr 压片法( 1. 2 m g 样品, 300 mg KBr) , 分辨率为 4. 0.
1. 6 吸附等温线
按计量比例配制一系列的煤和分散剂的水悬浮 液, 在 25 ℃进行吸附实验, 测定分散剂被煤粒表面 吸附的吸附量, 以吸附量对溶液平衡浓度作图, 得到 吸附等温线.
体系的基础.
由于吸附, 导致界面自由能的改变, 并形成吸附 层. 对固-液界面来说, 由于固体表面不能改变其固
有的面积大小, 因此其表面自由能的降低表现为对
液体中溶质的吸附, 从而产生一系列重要性能的改
变, 如润湿、分散、界面张力等. GX 在煤粒表面的吸
附量为表观吸附量, 符合朗格缪尔( L angm iur ) 吸附 模型, 其吸附等温线见图 1, 按 Gibbs 吸附等温式:
S
O
23
基团的特征吸收,
与
GX
相似,
说明
GX
分子
结构
中存
在
S
O
23
基团,
ML
被磺 化改 性,
Hale Waihona Puke 从 而使GX 的亲水性提高.
2. 2 在煤粒表面的吸附与煤粒固-液界面自由能
通过 CWM 中煤粒的平均粒径多在 50 m 以 下, 1 g 煤粒的表面积可高达 0. 7 m2, 这样大的相界 面, 具有一定的界面自由能, 是热力学不稳定体系, 极易形成团聚结构, 把本来就有限的水包在结构中 的空间内, 从而使体系黏度增高, 而流动性差. 加入
2 结果与讨论
分散剂可改变煤的表面性能, 提高煤粒表面的亲水
性, 破坏团聚结构, 使被束缚在其中的水游离出来,
从而降低浆体的黏度. 故 CWM 中的添加剂在固-液
界面吸附, 将改变体系的界面状态, 影响界面性质.
研究煤-水体系的界面性质, 分析表面活性剂对体系
界面性质的影响规律, 是制备性能良好的悬浮分散
次, 最后沉淀出来的木质素离心分离, 水洗至中性, 干燥, 粉碎, 得到产品为硫酸盐木质素( M L ) .
1. 4 硫酸盐木质素的化学改性
计量下将硫酸盐木质素( M L ) 溶于碱性水溶液 后加入三口瓶, 再加入 N a2SO 3 和 HCHO , 调节 pH 值为 11~13, 搅拌下水浴升温, 温度控制在 50 ℃~ 100 ℃, 反应 2 h~3 h, 反应结束后, 用乙醇进行沉 淀、分离、提纯, 然后将合成的样品进行真空干燥, 得 到草浆硫酸盐木质素的改性产物( GX) .
第
27 卷 第 3 2004 年 7 月
期
煤 炭转 化
COA L CON V ERSIO N
V ol. 27 N o . 3
Jul. 2004
木质素表面活性剂在水煤浆制备中的应用*
敖先权1) 周素华2) 曾祥钦3)
摘 要 利用硫酸盐木质素改性制备廉价易得的水煤浆添加剂. 通过 F T IR 光谱分析了产物 的结构, 并探讨了其在煤粒表面的吸附与对煤粒固-液界面自由能、水化膜以及水煤浆流变性等的 影响. 结果表明: 该产物能降低煤粒固-液界面自由能和水化膜厚度, 从而起到分散作用, 能制备性 能满足工业要求的水煤浆.
4 6 煤 炭 转 化 2004 年
图 1 GX 在煤粒表面的吸附等温线 F ig . 1 A dsor ptio n iso ther ms o f the GX on
coa l surface
对上式变形得到下式:
∫ ∫c
= - d = RT dlnc
0
0
( 2)
为吸附前后固-液界面自由能的变化. 随着溶液浓
度的增加, 的数值在增加, 也就是固-液界面的界
1 实验部分
1. 1 仪器与试剂 美国 L ECO 公司 M AC- 400 工业分析仪; 德国
Haake 公司 CHN - 6, SC - 132 元 素分析 仪; 英 国 M alvern 仪 器公 司 M alvern Size 激 光粒度 分析 仪 2000 型; 美国尼高利( Nieolet ) 仪器公司 FT -IR 傅 立 叶变 换 红 外 光 谱 仪 750 型; 杭 州 仪 表 电 机 厂 M D60- 2F 电动搅拌器; 上海 分析仪器厂 NDJ- 1 型旋转式黏度计; 上海分析仪器总厂 722 型紫外分 光光度计.
第 3 期 敖先权等 木质素表面活性剂在水煤浆制备中的应用 4 7
图 2 -lnc 关系图 F ig . 2 Rela tio n betw een and lnc
图 3 / RT -平衡浓度关系 F ig . 3 Relatio n betw een / RT and equilibr ium
根 据莫尼( Mo ney M ) 提出的悬浮体的黏度与 分散粒子的体积浓度的关系式:
ln
=
0
( 3)
k + sln
0
式中: —— 分散体系的黏度; 0—— 分散介质的黏
度 ( 取水的 黏度) ; —— 体系中分散粒子的体积浓
度; k —— 爱 因斯 坦系 数 ( 对 于球 形粒 子 为 2. 5) ;
表 1 制浆用煤的工业分析 数据( % * , ad) T able 1 P ro ximate analysis data of ex perimental co al
M
A
V
S
1. 41
9. 20
30. 78
0. 27
* Percent of w eigh t .
1. 3 粗木质素的处理
本实验用粗木质素为市售工业品, 为碱法草浆
co ncentr atio n
当数量亲水基团的添加剂分散于分散相煤粒中, 就 可以减弱煤料表面的憎水作用, 在煤炭表面形成一 层水化膜, 这层水化膜对颗粒之间的摩擦起到了润 滑作用, 使颗粒之间的内摩擦减小, 从而减小煤粒之 间的凝聚, 导致煤浆表观黏度下降, 流动性增强.
CWM 中水的存在形式有两种, 即吸附水和游 离水. 吸附水紧密地吸附在 CW M 颗粒的表面, 它随 着颗粒的运动而一起运动; 而游离水则可以与煤浆 颗粒发生相对运动, 为保证所需的流动性, CWM 应 拥有一定数量的游离水. 因此, 在用水量一定的情况 下, 应尽量减少吸附水量, 增加游离水量, 使游离水 的比例增大, 这样, 就可以降低黏度, 提高 CWM 的 流动性. 在 CWM 分散体系中由于吸附作用在煤浆 粒子的表面上形成了水的吸附层( 水膜层) . 减小水 膜层的厚度, 则可以增加游离水的量.
关键词 木质素表面活性剂, 水煤浆, 固-液界面自由能, 水化膜 中图分类号 T Q 047. 1, T Q 517. 4
0 引 言
水 煤浆( CWM ) 作为一种新型浆体 燃料, 以其 可代重油、环保等优点已在国 内外引起关注. 近年 来, 我国 CWM 技术已取得了显著的成果, 但要满足 现实需要还有差距, 除了需要更进一步研制制浆工 艺设 备外, 还 要研制更 廉价高 效的添 加剂以 降低 CWM 成本, 这是 CWM 得以广泛推广应用的一项 关键技术. [ 1-5] 目前, 性能优异的 CWM 添加剂多采 用石油产品合成, 其生产成本较高. [ 4] 而木质素在自 然界存在的数量巨大, 主要来源于造纸废液, 因没有 较好的利用途径, 至今利用率较低, 尤其是草浆黑液 因“硅干扰”等原因更难治理[ 6] , 给环境代来严重的污 染. 因此, 利用造纸废液为原料生产 CWM 添加剂, 以 其价廉、无毒及某些比石油产品更为优异的性能越来 越受 到重 视[ 7, 8] , 是一 个既 经济 又环保 的方 法. 对 CWM 添加剂的作用机理, 国内外多数学者趋向于空 间位阻和熵斥力理论. [ 2] 为了进一步探讨木质素表面 活性剂与煤的作用机理, 探索研制 CWM 添加剂的方 法, 本文以硫酸盐木 质素为主要原料, 制备出适合 CWM 应用的添加剂, 并对添加剂对浆体煤粒固-液 界面自由能及水化膜的影响作了讨论, 以期能制备更 廉价优越的 CWM 添加剂, 开发木质素的利用.
=-
1d RT dlnc
( 1)
式中: —— 界面层中的吸附量; —— 固-液界面张
力度; R ——气体普适常数; c——溶液的浓度.
2. 1 FTIR 分析
利用 F T IR 光谱分析仪对 M L 与 GX 进行结构
分 析, 结 果 显 示: 两 者 最 显 著 的 差 别 是 GX 在
977. 75 cm- 1处有一很强的吸收峰, 而 ML 没有, 它
par ticle v olume fra ct ion o f CW M
2. 4 GX 用量对 CWM 流变性的影响
对于装置的稳定运行来说, 流变特性是影响工 况的重要因素. 我们在室温条件下制备浓度为 60% 的 CWM ( 其中 GX 为 1. 4% ) , 其浆体的流变性见第 48 页图 5. GX 用量对 CWM 黏度的影响( 剪切速率 100 s- 1 ) 见第 48 页图 6.
重复上述步骤一最后沉淀出来的木质素离心分离水洗至中性干燥粉碎得到产品为硫酸盐木质素ml4硫酸盐木质素的化学改性计量下将硫酸盐木质素ml溶于碱性水溶液后加入三口瓶再加入na2so3和hcho调节ph值为1113搅拌下水浴升温温度控制在50反应结束后用乙醇进行沉淀分离提纯然后将合成的样品进行真空干燥到草浆硫酸盐木质素的改性产物gx5ftir分析将合成样品溶于水后加bacl2除去未反应的na2so3用无水乙醇进行沉淀分离后再洗涤两次干燥
说明适量的添加剂对 CWM 起到了减少吸附水、增
加游离水的效果. 但当添加剂浓度过大时, 会降低其
效能. 这与下面的结果一致, 因此, CWM 的制备必
须掌握好添加剂的加入量.
图 4 G X 浓度与煤浆粒子体积分数的关系 F ig . 3 Relatio n betw een GX co ncentr atio n and coal
所有试剂均为市售分析纯.
1. 2 煤样及 CWM 的制备
煤样为贵州老鹰山煤矿 11 号煤层原煤, 其成浆 性 指 标 D 为 3. 94, 理 论 上 最 高 制 浆 浓 度 为 72. 27% [ 9] , 煤样的处理, CWM 的制备及其浓度、流 变性、黏度和稳定性等性能测试方法参照文献[ 9] 进 行, 煤样的工业分析数据见表 1.
s ——固体粒子的结构形成系数, 取 1. 88.
在 CWM 分散体系中, 由于煤粒表面有水膜层,
CWM 粒子所占体积分数将包含水膜层( 其厚度为 ) ,
因此, CWM 粒子的体积浓度可以用以下公式计算:
=
4 n0( r + 3V 0
)3
( 4)
式中: r ——煤粒的半径; ——煤粒的表面水膜层厚
度; 0 —— 分散体系中的煤粒总数; V 0 —— 分散体系
的体积. 对于一定的分散体积, 0, V 0 均为定值. 因
此, 从( 3) , ( 4) 两式中, 可以定量地计算出水膜层的
厚度.
从图 4 可以看出, 随着添加剂浓度的增加, 煤浆
粒子所占的体积分数在变小, 也就是水膜层厚度在
减小. 当添加剂浓度增大到 2% 以上时, 水膜层厚度
反而增大, 即游离水量减小, 煤浆的流变性变差. 这
是 C 与 S 或 S 与 O 原子之间键和基团的各种振动.
通过查寻红外光谱的工具手册[ 10] , 选择了从 C7 到
C10中仅含 C, H, O 和 S 等元素含苯环的有机化合物
近二十种,
它们都含有
S
O
23
基团,
这些化合物的红
外 光 谱 在 900 cm- 1 ~ 1 100 cm - 1 范 围 存 在 反 映
( / RT ) 变化, 见第 47 页图 2 和图 3. 可以看出, 随 着 GX 在煤粒表面吸附量的增加, 固-液界面自由能 在逐渐降低. 当吸附量达到饱和时, 固-液界面自由 能降到最低, 也就是说, 颗粒之间聚集力达到最低.
2. 3 GX 对煤粒水化膜的影响
在 CWM 中加入一定量的 GX, 使这些具有相
面能在降低. 根据吸附量及平衡浓度, 可画出 -lnc
曲线, 并对数据点进行拟合, 得曲线方程如下: = 0. 038( lnc) 5 - 0. 697( lnc) 4 + 4. 977( lnc) 3 17. 118( lnc) 2 + 28. 584l nc - 18. 538
利用数值积分处理后得出不同平衡 浓度时的
黑液提取物, 实验前先将其预处理, 其方法为: 将粗 木质素溶解于 0. 5 m ol·L - 1N aO H 溶液中, 过滤除 去不溶性杂质, 滤液用 3 m ol·L - 1H2 SO4 溶液调至 pH 为 2~3, 将木 质素沉淀出来. 重复上述步 骤一
* 贵州省科技厅基金资助项目( 黔科合计字 3031 号) .
1. 5 FTIR 分析
将合成 样品溶于水 后加 BaCl2 除去未 反应的 N a2SO 3, 用无水乙醇进行沉淀分离后, 再洗涤两次, 干燥. 样品测试采用 KBr 压片法( 1. 2 m g 样品, 300 mg KBr) , 分辨率为 4. 0.
1. 6 吸附等温线
按计量比例配制一系列的煤和分散剂的水悬浮 液, 在 25 ℃进行吸附实验, 测定分散剂被煤粒表面 吸附的吸附量, 以吸附量对溶液平衡浓度作图, 得到 吸附等温线.
体系的基础.
由于吸附, 导致界面自由能的改变, 并形成吸附 层. 对固-液界面来说, 由于固体表面不能改变其固
有的面积大小, 因此其表面自由能的降低表现为对
液体中溶质的吸附, 从而产生一系列重要性能的改
变, 如润湿、分散、界面张力等. GX 在煤粒表面的吸
附量为表观吸附量, 符合朗格缪尔( L angm iur ) 吸附 模型, 其吸附等温线见图 1, 按 Gibbs 吸附等温式:
S
O
23
基团的特征吸收,
与
GX
相似,
说明
GX
分子
结构
中存
在
S
O
23
基团,
ML
被磺 化改 性,
Hale Waihona Puke 从 而使GX 的亲水性提高.
2. 2 在煤粒表面的吸附与煤粒固-液界面自由能
通过 CWM 中煤粒的平均粒径多在 50 m 以 下, 1 g 煤粒的表面积可高达 0. 7 m2, 这样大的相界 面, 具有一定的界面自由能, 是热力学不稳定体系, 极易形成团聚结构, 把本来就有限的水包在结构中 的空间内, 从而使体系黏度增高, 而流动性差. 加入
2 结果与讨论
分散剂可改变煤的表面性能, 提高煤粒表面的亲水
性, 破坏团聚结构, 使被束缚在其中的水游离出来,
从而降低浆体的黏度. 故 CWM 中的添加剂在固-液
界面吸附, 将改变体系的界面状态, 影响界面性质.
研究煤-水体系的界面性质, 分析表面活性剂对体系
界面性质的影响规律, 是制备性能良好的悬浮分散
次, 最后沉淀出来的木质素离心分离, 水洗至中性, 干燥, 粉碎, 得到产品为硫酸盐木质素( M L ) .
1. 4 硫酸盐木质素的化学改性
计量下将硫酸盐木质素( M L ) 溶于碱性水溶液 后加入三口瓶, 再加入 N a2SO 3 和 HCHO , 调节 pH 值为 11~13, 搅拌下水浴升温, 温度控制在 50 ℃~ 100 ℃, 反应 2 h~3 h, 反应结束后, 用乙醇进行沉 淀、分离、提纯, 然后将合成的样品进行真空干燥, 得 到草浆硫酸盐木质素的改性产物( GX) .
第
27 卷 第 3 2004 年 7 月
期
煤 炭转 化
COA L CON V ERSIO N
V ol. 27 N o . 3
Jul. 2004
木质素表面活性剂在水煤浆制备中的应用*
敖先权1) 周素华2) 曾祥钦3)
摘 要 利用硫酸盐木质素改性制备廉价易得的水煤浆添加剂. 通过 F T IR 光谱分析了产物 的结构, 并探讨了其在煤粒表面的吸附与对煤粒固-液界面自由能、水化膜以及水煤浆流变性等的 影响. 结果表明: 该产物能降低煤粒固-液界面自由能和水化膜厚度, 从而起到分散作用, 能制备性 能满足工业要求的水煤浆.