褐煤和氧化煤对表面活性剂CTAB吸附作用及其润湿性改性

摘要

褐煤孔隙发达、含氧官能团多，具有很强的亲水性，经105～110℃蒸发干燥后置于空气中会发生严重的水分回吸现象，因此改变褐煤润湿性、使其亲水性下降，可以显著的提高工业价值。有效的方法是褐煤在表面活性剂稀溶液中吸附十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，本文系统的研究了褐煤对CTAB吸附过程中的影响因素，主要可以分为吸附剂煤样的性质和溶液环境两大类。
　　褐煤及其氧化煤作为吸附剂，其自身性质对吸附过程具有显著的影响。褐煤经H2O2不同时间氧化后，发现氧化时间越长，煤中总含氧官能团数量越多，自CTAB溶液中的吸附量也越大，煤样在吸附CTAB后润湿热下降越明显。经25℃，c0=100mg/L的CTAB溶液处理后，原煤润湿热降低比率为27.12％，3＃氧化煤润湿热则降低了42.47％，证明CTAB对氧化煤的改性作用较原煤更有效;煤中矿物质种类繁多，主要为亲水性矿物石英、高岭石、钙矾石、云母等，经酸洗降灰处理后，矿物质减少，褐煤比表面积增大，降灰煤对CTAB的吸附量比原煤略大;对不同粒径范围的褐煤进行CTAB吸附操作，发现粒径和比表面积亦会影响煤样对CTAB的吸附:褐煤颗粒越细，比表面积越大，越有利于吸附过程的进行。
　　为了探究吸附溶液环境对吸附的影响，系统地考察了溶液温度、溶液pH值、初始浓度、吸附时间对CTAB在氧化煤表面吸附量的影响，研究了吸附CTAB对氧化煤表面润湿性改性影响，结果表明，提高温度，增大CTAB溶液初始浓度，CTAB在氧化煤表面的吸附量会增大，CTAB溶液pH值在6～8之间时，有利于CTAB与煤吸附过程的进行;氧化煤吸附CTAB后，接触角随时间变化由急剧减小变为稍有下降，平衡接触角由0°变为70°，吸湿率和润湿热均有所下降，其表面润湿性发生了明显的由亲水性向疏水性的反转。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景和意义

1．1．1 褐煤储量现状

1．1．2 褐煤利用的传统途径与现代煤化工用途

1．2 褐煤利用的缺陷

1．2．1 褐煤中水分的存在形态

1．2．2 褐煤脱水技术现状

1．2．3 褐煤脱水提质实验室研究现状

1．3 表面活性剂改善润湿性研究现状

1．3．1 表面活性剂的概念和种类

1．3．2 选用药剂的原则

1．3．3 使用表面活性剂来改变矿物表面润湿性的可行性

1．3．4 表面活性剂改变煤润湿性的机理的探讨

1．3．5 固体对表面活性剂吸附作用的影响因素

1．3．6 表面活性剂对褐煤表面改性效果的评定

1．4 主要研究内容

第二章 煤质对于吸附过程和润湿性改性的影响

2．1 煤中总含氧官能团数量对吸附量和煤润湿性的影响

2．1．1 实验部分

2．1．2 结果与讨论

2．2 煤中矿物质对吸附量和煤润湿性的影响

2．2．1 实验部分

2．2．2 结果与讨论

2．3 粒度对吸附量和煤润湿性的影响

2．3．1 实验部分

2．3．2 结果与讨论

2．4 本章小结

第三章 溶液环境对于吸附过程和润湿性改性的影响

3．1 实验部分

3．1．1 实验煤样

3．1．2 表面活性剂CTAB浓度测定方法

3．1．3 氧化煤对CTAB吸附实验

3．1．4 Zeta电位的测定

3．1．5 红外光谱分析

3．1．6 接触角测定

3．1．7 吸湿率测定

3．1．8 润湿热的测定

3．2 结果与讨论

3．2．1 煤液比对吸附量的影响

3．2．2 溶液初始浓度和温度对吸附量的影响

3．2．3 溶液pH值对吸附量的影响

3．2．4 吸附时间对吸附量的影响

3．2．5 氧化煤对CTAB的吸附动力学

3．2．6 吸附CTAB氧化煤的红外光谱分析

3．2．7 氧化煤脱附样红外光谱分析

3．2．8 吸附CTAB对氧化煤接触角影响

3．2．9 吸附CTAB对氧化煤吸湿率影响

3．2．10 处理前后氧化煤的润湿热比较

3．3 本章小结

第四章 结论与建议

4．1 结论

4．2 建议与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文