离子型表面活性剂对低阶煤润湿性的调控机制
王成勇1
邢耀文2
夏阳超2
张锐2
王市委3
李吉辉4
桂夏辉2
1.中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心,江苏徐州 221116;六盘水师范学院贵州省煤炭洁净利用重点实验室,贵州六盘水5530042.中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心,江苏徐州 2211163.六盘水师范学院贵州省煤炭洁净利用重点实验室,贵州六盘水5530044.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083
摘要：表面的强亲水性制约了低阶煤(LRC)的加工和利用,而表面活性剂吸附是调控LRC润湿性的有效方法之一.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、接触角测定和密度泛函理论(DFT)计算探究了阴离子型表面活性剂和阳离子型表面活性剂对LRC表面润湿性的调控机制.阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS),阳离子型表面活性剂为十烷基三甲基溴化铵(C10TAB)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB).研究结果表明:表面活性剂对LRC润湿性的调控效果主要受表面活性剂亲水基电荷分布、疏水基长度和药剂吸附量的影响.表面活性剂亲水基的电荷分布影响了吸附的难易程度,在水相中,电离后LRC的—COO-、DTAB的—N+(CH3)3和 SDBS 的—SO-3基团的 Mulliken 电荷分别为-0.415e,0.483e 和-0.69e;DTAB 与 LRC间的相互作用能为负(-345.36 kJ/mol),而SDBS与LRC间的相互作用能为正(14.88 kJ/mol),说明阳离子型表面活性剂更易吸附于LRC表面.—N+(CH3)3与—COO-作用区域的电荷比未吸附前—COO-的电荷减少了-0.341e,正电荷的亲水基与LRC表面负电荷相互中和,减弱了亲水位点的亲水性.表面活性剂疏水基的长度越长越有利于对亲水位点的覆盖,润湿性调控效果越好.当表面活性剂初始浓度过大时,将导致吸附量过量,上层表面活性剂的亲水基与水接触,对亲水性的减弱不利.
关键词：表面活性剂低阶煤润湿性傅里叶变换红外光谱密度泛函理论
分类号：TD94(选矿)TD714(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51922106)国家自然科学基金(21978318)
论文发表日期：2022-08-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 3101-3107 )
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