2003 木质素改性与木质素水煤浆添加剂

水煤浆制备中木质素表面活性剂的有效运用【摘要】本文旨在探讨木质素表面活性剂在水煤浆制备中的有效运用。

引言部分介绍了研究背景和研究意义，旨在引发读者对该主题的兴趣。

在首先分析了木质素表面活性剂的作用，接着探讨了影响因素的分析，并提出了优化配比方法和制备工艺改进的建议。

最后讨论了如何通过有效运用木质素表面活性剂提升水煤浆的质量。

结论部分总结了木质素表面活性剂在水煤浆制备中的有效运用效果，并展望了未来研究方向。

本文为水煤浆制备工艺的优化提供了重要参考，有望为相关研究领域提供新的思路和突破口。

【关键词】关键词：水煤浆制备、木质素表面活性剂、优化配比、制备工艺、质量提升、效果评估、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景目前，水煤浆的生产存在一些问题，如水煤浆的流变性差、粒度分布不均匀等，这些问题限制了水煤浆的广泛应用。

如何有效运用木质素表面活性剂来改善水煤浆的性能，提高水煤浆的质量，已成为当前水煤浆研究的热点和难点之一。

为了解决这一问题，有必要对木质素表面活性剂在水煤浆制备中的作用机理进行深入研究，探讨影响木质素表面活性剂效果的因素，并通过优化配比方法、改进制备工艺等途径，实现水煤浆质量的提升。

1.2 研究意义木质素是植物细胞壁中的主要组成部分，具有很强的表面活性。

在水煤浆制备中，木质素表面活性剂可以在水相和煤粉颗粒之间形成一层保护膜，有效提高煤水分散性和稳定性，减小煤粉颗粒之间的摩擦力，降低煤浆粘度，提高煤浆的流动性，有利于煤矿运输和燃烧过程的顺利进行。

2. 正文2.1 木质素表面活性剂的作用木质素表面活性剂在水煤浆制备中扮演着至关重要的角色。

木质素表面活性剂具有良好的分散性和稳定性，可以有效地分散和稳定煤粉颗粒，防止其团聚沉降，保持水煤浆的均匀性和流动性。

木质素表面活性剂还能改善水煤浆的流变性能，增加其润湿性和润滑性，降低摩擦力，提高输送效率。

木质素表面活性剂还具有一定的粘结性，可以在煤粉颗粒之间形成一层保护膜，防止煤粉颗粒的碰撞和磨损，延长设备的使用寿命。

水煤浆制备中木质素表面活性剂的有效运用水煤浆，是一种将煤炭粉末和水混合而成的燃料。

在现代工业生产中，水煤浆被广泛应用于锅炉燃料、炼油、煤制气、热电联产等领域。

水煤浆的生产过程中存在着一些技术难题，而木质素表面活性剂的有效运用可以有效地解决这些问题。

木质素是一种天然的有机化合物，是植物细胞壁的重要组成部分。

由于其特殊结构，木质素具有很强的表面活性，可以在水煤浆制备中发挥重要作用。

下面就让我们来详细了解一下木质素表面活性剂在水煤浆制备中的有效运用。

木质素表面活性剂可以改善水煤浆的流动性。

由于煤粉和水混合后会产生一定的粘稠度，使得水煤浆在输送和燃烧过程中出现流动性不佳的问题。

而添加适量的木质素表面活性剂可以改善水煤浆的流动性，减少煤粉的固体结合力，使得水煤浆更加易于泵送和喷洒。

木质素表面活性剂可以提高水煤浆的稳定性。

在水煤浆的制备过程中，由于煤粉和水的短时间内混合度不均匀，容易产生析出和沉淀现象，导致水煤浆的稳定性受到影响。

而通过添加木质素表面活性剂，可以在分子水平上对煤粉和水进行包裹，形成均匀的分散体系，提高水煤浆的稳定性，避免产生析出和沉淀现象。

木质素表面活性剂可以提高水煤浆的燃烧效率。

由于木质素表面活性剂具有较强的表面活性和吸附作用，可以在煤粉颗粒表面形成一层保护膜，减少颗粒间的摩擦力，提高煤粉的流动性，使得水煤浆在燃烧时更容易形成均匀的燃烧带，提高煤粉的燃烧效率和热值。

木质素表面活性剂还可以降低水煤浆的粘度。

在水煤浆的制备和输送过程中，煤浆粘度过大会使得输送管路容易堵塞，影响设备的正常运行。

而合理使用木质素表面活性剂可以有效地降低水煤浆的粘度，减少管路堵塞的风险，提高生产效率。

木质素表面活性剂的有效运用可以在水煤浆制备中起到多重作用，提高水煤浆的流动性、稳定性和燃烧效率，降低粘度，实现水煤浆的高效制备和运输。

在水煤浆生产过程中，科研人员应该加强木质素表面活性剂的研究应用，开发出更加高效的木质素表面活性剂，提高水煤浆的生产质量和运输效率。

新疆准东煤水煤浆成浆浓度探究1 概述煤炭是我国的基础能源，占能源消费总量的70%左右，将来以煤炭为主的能源结构难以改变，随着水煤浆气化技术不断发展，人们对生产经营效益最大化要求越来越高，煤的成浆性是水煤浆气化技术的核心，完善的制浆工艺对提高水煤浆的浓度和降低水煤浆的成本起着至关重要的作用。

研究中发现影响水煤浆成浆浓度的因素较多，包括制浆用煤的煤岩组分、粒度级配、添加剂等均对水煤浆成浆浓度产生影响，下面就如何提高准东煤水煤浆浓度进行实验。

2 实验原料及添加剂采用准东煤田某露天矿B2层煤，煤质牌号为不粘结煤，B2煤层厚度为20米左右，煤层按照成因环境及煤岩组分可分为B2上和B2下，从煤岩显微组分上看，B2上惰质组组分高，镜质组组分低，B2下镜质组组分明显高于B2上，B2上及B2下煤的工业分析与元素分析及煤岩组分分别见表1：3 实验3.1 实验方法3.1.1 水煤浆浓度测定方法。

水煤浆浓度测定方法参照GB/T 18856.2-2002进行，即称取一定量的水煤桨试样，在105℃～110℃下干燥至恒定，干燥后的试样质量占原样质量的百分数作为水煤浆浓度。

3.1.2 水煤桨粘度测定方法。

水煤桨粘度测定方法参照GB/T 18856.4-2002进行，用NXS-4C型水煤浆粘度计进行测定。

3.1.3 水煤浆稳定性测定方法。

水煤浆稳定性测定方法参照GB/T 18856.5-2002采用插棒法进行测定。

3.2 常规制浆工艺成浆性实验在试验室内，模拟单磨机制浆工艺生产条件，选择木质素改性添加剂，添加量分别在0.3%、0.5%（干基/干粉）比例时，对准东B2上煤和B2下煤煤样进行成浆性实验，实验结果见表2：3.2.1 由常规制浆工艺条件下实验结果可以看出：常规制浆工艺条件下，在添加剂量为0.3%、0.5%（干基/干粉）时，准东B2上煤样的成浆浓度为55.2%、56.1%，准东B2下煤样的成浆浓度为56.3%、57.5%；同时随着添加剂量由0.3%增加到0.5%（干基/干粉），准东B2上煤和B2下煤样的浓度分别提高0.9和1.2个百分点。

木质素磺酸钠主要性能有哪些
主要性能有：
1、混凝土减水剂：系粉状低引气性缓凝减水剂，属于阴离子表面活性物质，对水泥有吸附及分散作用，能改善混凝土各种物理性能。

减少用水13%以上，改善砼的和易性，并能大幅度降低水泥水化初期水化热，可复配成早强剂、缓凝剂、防冻剂、泵送剂等，与萘系高效减水剂复配后制成的液体外加剂基本没有沉淀产生。

2、水煤浆添加剂：在制备水煤浆过程中加入本产品，能提高高磨机产量、维持制浆系统状况正常、降低制浆电耗，使水煤浆提高浓度，在气化过程中，氧耗、煤耗下降，冷煤气效率提高，并能使水煤浆降低粘度且达到一定的稳定性和流动性。

3、耐火材料及陶瓷坯体增强剂：在大规格墙地砖及耐火砖制造过程中，可以使坯体原料微粒牢固粘结起来，可使干坯强度提高20%—60%以上。

4、染料工业和农药加工的填充剂和分散剂：在用作还原染料及分散染料的分散剂和填充剂时，可使染料色力增高，着色更均匀，缩短染料研磨的时间；在农药加工中可作为填充剂、分散剂和悬浮剂，大大提高可湿性粉剂的悬浮率和润湿性能。

5、作为粉状和颗粒状物料的粘结剂：用于铁矿粉、铅锌矿粉、粉煤、焦碳粉的压球；铸铁、铸钢砂型的压制；泥砖墙地砖等挤压成型；矿料的成球方面可获得强度高、稳定性好、润滑模具等良好效果。

6、在钻井中用作稀释分散剂、降粘剂；改进原油输送中的流动性，降低能耗。

在石油产品中，作为洁净剂、分散剂、高碱性添加剂、防锈剂、抗静电剂、乳化降粘剂、消蜡防蜡剂等。

木质素-业务咨询：156****8869（刘经理）。

木质素制神华煤水煤浆添加剂
戴财胜;高旭丽
【期刊名称】《煤炭学报》
【年(卷),期】2012(037)006
【摘要】以碱木素为主要原料，基于DCS的合成工艺条件，根据神华煤变质程度低，芳环骨架结构中富含羟基、醚氧基、羰基等含氧官能团的特点，在DCS合成过程中引入能提高神华煤分散性能的活性基团A，用正交试验法确定了神华煤水煤浆添加剂（DCSA）的最优合成条件。

通过神华煤成浆实验。

比较了DCSA与典型商用添加剂NDF，NSF和DCS的成浆效果，结果表明：在相同的成浆条件下，DCSA的分散与稳定性能均优于NDF，NSF和DCS；在满足水煤浆质量要求的前提下，DCSA能使神华煤制浆浓度由60．9％提高到63．0％，且浆体静置3个月不产生硬沉淀，具有极好的稳定性。

【总页数】5页(P1034-1038)
【作者】戴财胜;高旭丽
【作者单位】湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201 湖南科技大学煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201
【正文语种】中文
【中图分类】TQ536.1
【相关文献】
1.木质素改性水煤浆添加剂研究现状及发展趋势 [J], 曾梅;戴爱军;赵蒙;杜彦学;葛启明
2.神华煤高效水煤浆添加剂的研制 [J], 王国房
3.木质素磺酸钠、改性木质素磺酸钠用作水煤浆添加剂在煤表面吸附膜厚度的测定[J], 张延霖;邱学青;杨东杰
4.木质素改性与木质素水煤浆添加剂 [J], 谢宝东;邱学青;王卫星
5.改性木质素磺酸盐水煤浆添加剂对神华煤制浆性能的影响 [J], 张群彩;杨东杰;楼宏铭;邱学青
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关于水煤浆添加剂及水煤浆稳定性研究发布时间：2021-12-24T05:29:39.974Z 来源：《中国科技人才》2021年第26期作者：井增宝[导读] 水煤浆是德士古气化工艺的原料，也属于一种新的燃料，能够良好代替油燃料，给我国资源运用带来很大帮助。

因此本文就着重对水煤浆添加剂及水煤浆稳定性展开了深入研究，以找到适当的主添加剂，并研究添加量对水煤浆的影响，希望给水煤浆的未来发展以及稳定程度带来积极地作用。

陕西神木化学工业有限公司陕西省榆林市 719319摘要：水煤浆是德士古气化工艺的原料，也属于一种新的燃料，能够良好代替油燃料，给我国资源运用带来很大帮助。

因此本文就着重对水煤浆添加剂及水煤浆稳定性展开了深入研究，以找到适当的主添加剂，并研究添加量对水煤浆的影响，希望给水煤浆的未来发展以及稳定程度带来积极地作用。

关键词：水煤浆；添加剂；稳定性资源是我们生存必不可少的物质，同时资源也是促进社会发展、经济增长的关键条件，但随时间推移，全球人口的不断上升以及科技的不断进步，使得资源越来越少。

我国资源最多的就是煤炭，约为75%，其次就是原油，约为16.7%，可见他们相差很大，为长远打算应较多使用煤炭资源。

为此，便研究出了水煤浆，以用煤炭资源代替原油资源，水煤浆其实就是将煤磨成细煤粉，然后把煤粉与水以一定比例混合成煤浆。

一、实验流程（一）实验试剂在此选取的添加剂有：木质素磺酸盐、多环芳香磺酸甲醛缩合物、聚氧乙烯醚类，添加剂分子结构特征如表1所示。

选取的原煤为：神木锦界产的洗精煤，其粒度为75μm的占80% ，粒度占5μm的占20%。

（二）水煤浆的制作流程通常制作水煤浆的方法有两个，即干法与湿法，在此主要采用的是干法，先把原煤磨成煤粉，然后加入水和添加剂，并搅拌30min，整个制作流程如下：首先，制得煤粉。

先称3kg的原煤，并放在规格为40cm×40cm×60cm的球磨机中，磨30min，以得到煤粉。

木质素表面活性剂及木质素磺酸盐的化学改性方法李凤起1 朱书全2(1.太原理工大学矿业工程学院,030024; 2.中国矿业大学北京校区,100083)摘要:介绍了利用造纸工业的主要副产品木质素制取表面活性剂以及对木质素磺酸盐的几种有效的化学改性方法与产品应用途径,给出了用木质素改性制备水煤浆添加剂的实例。

关键词:木质素　化学改性　表面活性剂　接枝共聚　应用 木质素(简称木素)是造纸工业的副产品,在化学制浆过程中,木素绝大部分溶解在废液中,是纸浆废液的主要成分。

由于原料不同,制浆方法不同,所以木质素在纸浆废液中的存在形式也不同。

碱木素存在于碱法制浆废液中,是一种具有分散、粘合及表面活性等特殊性能的天然高分子化合物。

目前对木质素的化学结构尚无统一认识,但公认木质素是以1丙烯基3甲氧基4氧苯为结构单元通过C—O键或C—C键连接而成的高分子化合物。

碱木素上缺乏强亲水性官能团,同时可发生反应的位置较少,所以水溶性和化学反应性能都不好,特别是在中性及酸性条件下溶解度很低,这些缺陷大大限制了它的应用范围。

木质素的化学改性是开拓产品利用价值的重要手段。

木质素磺酸盐是在亚硫酸盐制浆过程中产生的,也可以由木质素磺化制得。

木质素磺酸盐因有磺酸基存在,具有较强的亲水性,所以它比碱木素的应用广泛得多。

作者在进行木质素改性制取水煤浆添加剂的研究过程中,分析了木质素的几种有效的改性方法和可能的利用途径,并对碱木素进行磺化改性和对木质素磺酸盐氧化改性制成水煤浆添加剂,分别用于义马、北宿和大同煤制浆,经Haake RV12型流变仪测定,浆的流变性好,且水煤浆的定粘浓度提高2%～3%[1]。

1　木质素表面活性剂木质素具有含活泼氢的羟基和可以被加成的双键,可以引入各种亲水性基团,合成各种表面活性剂。

1.1　合成阴离子表面活性剂木质素的改性方法虽然很多,但最具实际应用价值的改性方法还是磺化改性。

磺化改性包括高温磺化、氧化磺化和磺甲基化。

水煤浆添加剂工业试验张家明(安徽淮化集团有限公司，安徽淮南 232038) 2002-01-160 前言我国煤炭资源十分丰富，石油资源相对短缺，在一次能源生产与消费结构中以煤为主的格局相当时期内难以改变，因此发展洁净煤技术是现实的选择。

水煤浆技术是我国洁净煤技术的主要组成部分，水煤浆作为一种煤基液态燃料，在我国经过10多年的技术开发、工业性试验和商业示范应用，已显示出具有代油、节能、燃烧效率高和污染低等诸多优势。

煤炭的主体是有机质，它的表面具有强烈的疏水性，煤粉又具有极大的比表面，很容易自发地彼此聚结，这就使煤粒与水不能密切结合成为一种浆体，浓度较高时会形成一种湿的泥团。

当水煤浆中的固体颗粒呈现聚结状态，流动时剪切平面必然会通过这些聚结物，引起较大的机械阻力，使得体系粘度高、流动性差。

添加剂一般是含有大量离子基团的大分子表面活性剂。

煤水体系中加入添加剂后，添加剂分子吸附在煤粒表面：一方面，亲和力强的芳环和侧链烷基为疏水基吸附在煤粒表面非极性区域内；另一方面，—CH3等离子基团中的一部分吸附在带相反电荷的煤粒表面，其余部分则作为亲水基指向液相，使得水分子吸附在煤粒表面，从而使煤粒表面由疏水性变为亲水性，固液界面张力得到了降低，促进了煤粒在水中的分散；同时，加入添加剂后，不带电的煤粒表面因吸附添加剂分子而带负电荷，同种电荷相互排斥，从而形成了一个阻止粒子聚集的电势垒，利于煤颗粒的分散。

添加剂在煤粒表面不仅发生物理吸附，而且存在较强的化学吸附，使添加剂分子很难从煤粒表面分离开来，一定程度上保持了煤颗粒间的电势垒。

同时，水化膜将煤粒隔开，减少了煤粒间的阻力，起到了降粘作用。

根据淮化德士古气化炉所用的水煤浆性能指标要求，我们将有关厂家提供的3种类型添加剂在工业装置上对义马煤进行了成浆试验。

本次工业试验的目的是确认该产品能否作为工业用水煤浆添加剂，该产品作水煤浆添加剂的用量及工业操作条件，考核用该产品制得煤浆的特性以及对生产的影响。

文章编号:0253-9993(2000)04-0439-04水煤浆添加剂改性木质素磺酸钠结构与性能的研究李凤起1,朱书全2(1 太原理工大学煤炭综合利用系,山西太原 030024;2 中国矿业大学北京校区,北京 100083)摘 要:经化学改性后的木质素磺酸钠作为水煤浆添加剂用于大同煤制浆,可使煤浆浓度提高2%,并且浆的稳定性也有明显改善.傅立叶红外光谱(FTIR)分析结果表明,改性以后木质素磺酸钠的活性基团增加,表面活性提高.实验还借助于紫外与可见分光光度法(UVVS)和 -电位测定仪,研究了煤水分散体系界面性质对水煤浆成浆性的影响.关键词:木质素磺酸钠;化学改性;水煤浆;添加剂中图分类号:T Q423 3+4 文献标识码:A 收稿日期:2000-03-10木质素磺酸盐作为分散剂广泛用于水泥、染料、石油、农药和煤炭等各个领域.由于它价格低廉、来源丰富,是新型燃料水煤浆的一类重要添加剂.木质素磺酸盐虽具有多芳环结构与酚基、羟基,但分子量大,组成复杂,分散效果不及芳环甲醛缩合物表面活性剂.目前大多与其它表面活性剂复配使用,利用各添加剂之间的协同效应来提高其性能.但是,复配不能改变木质素磺酸盐的分子结构,而且目前使用的复配物价格较高,产品缺乏市场竞争力.为此,笔者对木质素磺酸盐进行了化学反应改性,研制出低成本的改性木质素磺酸钠水煤浆添加剂,经H aake RV12型流变仪测定,该添加剂用于大同煤制浆,可使煤浆浓度提高2%,并且使浆的稳定性明显改善.笔者还进一步研究了改性产物的分子结构和表面物化性质对水煤浆性能的影响,为水煤浆添加剂的改性和制备提供了理论依据.1 实 验木质素磺酸钙首先在碳酸钠的作用下转化为溶于水的钠盐,和钙盐分离,达到除钙的目的.(LigninOHSO 3-)2Ca 2++Na 2CO 32(Lig ninOH SO 3-)Na ++CaCO 3 .图1 大同煤粒度分布曲线Fig 1 Particle size distributio n curves of Datong coal 大同煤经破碎、缩分,用实验室磨机磨制得粗、细两种产品,按双峰级配配制.实验仪器有美国LECO 公司的MAC-400工业分析仪,CHN -6和SC -132元素分析仪;德国产HaakeRV12流变仪;英国仪器公司Mastersizer 型激光粒度分析仪;美国尼高利仪器公司510型傅立叶红外光谱仪;日本产131-0003型紫外与可见分光光度仪;英国马文仪器公司M alvern Zeta Master 电位仪.实验选用大同煤样,其工业分析和元素分析数据见表1,粒度分布如图1所示. 制浆实验采用实验室标准程序,将煤样与水按7 3的比例混合加入1%的添加剂(以干煤质量计),以转速为1000r/min 的搅拌速率搅拌5~10min 即可制第25卷第4期煤 炭 学 报Vol.25 No.4 2000年8月JOU RNAL OF CH INA COAL SOCIETY Aug. 2000得成品浆.立即进行煤浆浓度和粘度测定.表1 大同煤的工业分析和元素分析结果Table 1 The data of proximate analysis and elementary analysis of Datong coal% 工 业 分 析M adA ad V ad FC ad 元 素 分 析w (C ad )w (H ad )w (O ad )w (N ad )w (S t,ad )3 364 5030 8961 9079 484 995 931 040 7072 浓度测定采用质量法,称取一定质量的水煤浆,105 下烘至恒重,以干煤占煤浆质量百分数计.粘度采用H aake RV12型流变仪,以剪切速率为100s -1下的表观粘度计.图2为木质素磺酸钠(M Na)和改性木质素磺酸钠(GX)制浆流变特性曲线(测试温度为25).图2 木质素磺酸钠改性前、后流变特性曲线F ig 2 Rheolo gy curves of sodium lignosulphonate before and after modification(a)木质素磺酸钠流变特性曲线,当煤浆浓度为64 43%时,浆体表观粘度为1293 75(mPa s,100s -1);(b)改性木质素磺酸钠流变特性曲线,当煤浆浓度为66 39%时,浆体表观粘度为1255 55(mPa s ,100s -1)水煤浆的流变性是指水煤浆受外力作用发生流动和变形的特性.改性前、后木质素磺酸钠添加剂对水煤浆的流型没有太大的改变,图中曲线有明显的滞后环,说明水煤浆具有触变性,粘度随剪切速率的变化不明显,上行线和下行线有一交点,剪切应力和剪切速率之间具有抛物线关系.但改性以后的木质素磺酸钠分散降粘性能明显提高.2 改性木质素磺酸钠结构分析比较木质素磺酸钠改性前、后的红外光谱图(见图3),并对照各吸收峰的积分表2可见,改性以后的木质素磺酸钠在3549~3028cm -1处酚羟基(Ar OH )和醇羟基(R OH )的吸收峰明显增强,而在1541~1309cm -1处代表烷基(CH 2,CH 3)伸缩振动的吸收峰则明显减弱,说明木质素磺酸钠中大部分烷基侧链被氧化.氧化后使少量网状大分子木质素磺酸钠断裂,残余的亚硫酸盐可以进入网状内部进一步反应,因此在1308~1098cm -1处磺酸基的吸收峰有所增强,同时在3027~2893cm -1处芳香氢(Ar H )的吸收峰和1654~1541cm -1处代表氧取代芳烃(O Ar )伸缩振动的吸收峰略有增强.说明了愈疮木酚芳环的增加.可见,改性以后木质素磺酸钠的亲水、疏水性基团的比例和分布有了较大的变化,表面性能有一定提高.3 改性木质素磺酸钠表面性能分析作为一种煤水混合分散体系,水煤浆浆体的各种表观性质是煤粒与水相互作用的综合表现[1,2].研究煤粒和水的各种物化性质,尤其是体系的界面性质,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体系的基础[3].440煤 炭 学 报2000年第25卷图3 木质素磺酸钠改性前、后的FT IR 图F ig 3 T he FT I R chart of sodium lig nosulphonate before and after modification(a)改性前木质素磺酸钠;(b)改性后木质素磺酸钠表2 木质素磺酸钠改性前、后的FTIR 谱图吸收峰面积Table 2 The absorption peak area of the FTIR of sodium lignosulphonate before and after modification 官 能 团波数范围/cm -1M Na 的吸收峰面积GX 的吸收峰面积R OH ,Ar OH 3549~302834 9747 90Ar H 3027~28933 333 76O Ar ,C O 1654~154117 1418 94CH 2,CH 31541~130942 4434 09S O 3H 1308~109813 2517 713 1 吸附量的测定准确称取一定量的制浆用煤于具塞三角瓶中,加入一定质量浓度的添加剂溶液,室温下于自动空气摇床上定期振荡一定时间以后,静置24h 使其达到吸附平衡.离心分离出上层清液,稀释分离出的液相使其符合比尔定律的质量浓度范围,用131-0003型紫外与可见分光光度计测定吸附平衡液的吸光度,同时作空白实验图4 添加剂在煤粒表面的吸附等温线Fig 4 A bsorption isother m of additiveon the sur face of coal 以校正煤样浸泡过程中析出的溶出物对紫外吸收的干扰.计算出吸附平衡液的质量浓度,然后计算吸附量为 i =(c oi -c t i )V /m ,其中, i 为单位质量煤吸附的添加剂的量,mg g -1;c oi 为未吸附的原液质量浓度,%;c ti 为吸附平衡液的质量浓度,%;V 为溶液总体积,L;m 为煤样质量,g.图4是根据实测数据绘制的吸附等温线.可以看出,改性前木质素磺酸钠的吸附等温线近似为S 型,可以认为其分子在固液界面上呈平躺状态,吸附层较疏松.相比之下,改性后的木质素磺酸钠的吸附等温线近似为L 型,为单分子层吸附,分子在界面上趋向于直立状态,使吸附层更加致密,吸附量显著增加. 添加剂吸附于煤表面,形成一层亲水的添加剂分子膜,膜的强度和膜分子排列的紧密程度,也即吸附量有关.添加剂分子的极性端朝外,大大增强了煤表面的亲水性,使水煤浆粘度降低.由于吸附,煤水分散体系的自由能降低,致密的添加剂分子水化膜阻止煤粒聚集,使体系处于分散稳定态.由Gibbs 定理知,单位面积上的吸附量越大,比表面能 降低越多,处于吸附态的添加剂分子脱附所需能量也越大,故体系的分散稳定性就好.3 2 -电位的测定煤的表面电性是一综合效应,它不仅由煤表面官能团决定[4],还极大地受溶液中各种离子浓度的影响[5,6].为了排除各种因素的干扰,充分揭示添加剂对水煤浆表面电性的影响,实验用蒸馏水作分散介质,大同细煤作分散相,加入不同质量浓度的分散剂,采用英国马文仪器公司生产的 -电位测定仪测定体系的 -电位.图5是根据测试数据绘制的木质素磺酸钠(MNa)和改性以后的木质素磺酸钠(GX)对大同煤表面电动电位的影响曲线.441第4期李凤起等:水煤浆添加剂改性木质素磺酸钠结构与性能的研究图5 添加剂对 -电位的影响F ig 5 Effect of additive on -potent ial 根据著名的DLVO 理论,胶体颗粒稳定分散的先决条件是颗粒间的静电斥力超过粒间的范德华引力.离子型分散剂除能改善煤表面的亲水性外,还可以在水中离解,产生电荷.煤在弱酸性至碱性很宽的pH 值范围内表面均荷负电,木质素磺酸钠作为阴离子表面活性剂,吸附在带负电的煤粒表面,增大了煤粒的负电性,从而增强了煤粒表面的静电斥力.由图5可见,改性后的木质素磺酸钠由于吸附量增加,负电性增强,使煤粒间排斥电位增加较大,因而具有更好的分散降粘效果.4 结 论木质素磺酸钠化学改性是提高其效能的有效途径,实验中改性的木质素磺酸钠用于大同煤制浆,可使煤浆浓度提高2%.改性后的木质素磺酸钠由于极性和非极性基团的调整,提高了其在煤粒表面的吸附量,从而增大了煤粒之间的空间位阻效应和静电排斥作用,使水煤浆的粘度降低,分散稳定性提高.参考文献:[1] 朱书全,詹 隆.中国煤的成浆性研究[J].煤炭学报,1998,23(2):198~201.[2] Shuquan Zhu,Q iao wen Yang,Xinguo Wang.T he influence of hydro philic groups on slurry abilit y o f Chinese coals [A ].P roceedings of the 99International Symposium on M ining Science and T echno logy [C].RO T T ERDA M : A. 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