天然物水煤漿分散劑的合成及成漿性研究.pdf

1、水煤漿是20世紀(jì)70年代由于石油危機(jī)而發(fā)展起來(lái)的一種新型煤基液化技術(shù)，它旨在改變傳統(tǒng)的燃煤方式，減少污染物排放，提高煤炭利用效率。與直接燃煤相比，水煤漿具有燃燒效率更高，污染小，成本更低，發(fā)熱量高等優(yōu)點(diǎn)。分散劑是制備高濃度水煤漿低粘度水煤漿的關(guān)鍵影響因素，目前應(yīng)用最廣泛的分散劑多為萘系磺酸鹽系列，其多來(lái)源于石油化工產(chǎn)品，隨著石油價(jià)格的持續(xù)走高，原料價(jià)格也隨之水漲船高。因此，開發(fā)價(jià)格低廉，分散性能優(yōu)良并且對(duì)環(huán)境友好型的分散劑顯得尤為重要。

2、
　　本實(shí)驗(yàn)以造紙廢液中的副產(chǎn)物木質(zhì)素磺酸鈉為原料，經(jīng)過(guò)提純與丙烯酰胺進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，合成的分散劑用于制備水煤漿，其分散性和穩(wěn)定性均優(yōu)于商用木質(zhì)素磺酸鈉和萘磺酸鹽，溶液的表面張力最大降低幅度為8.47 mN·m-1;通過(guò)單因素法確定了分散劑的最佳改性條件為:木質(zhì)素磺酸鈉與丙烯酰胺的質(zhì)量比為5∶1，引發(fā)劑K2S2O8-NaHSO3用量為木質(zhì)素磺酸鈉與接枝單體丙烯酰胺的總質(zhì)量的3％，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時(shí)間為2.5 h，并且引發(fā)劑

3、中K2S2O8和NaHSO3的比例為3∶2。在3415 cm-1、3205 cm-1、1566 cm-1處存在的紅外特征吸收峰，分別代表游離-NH2的吸收峰，締合-NH2的吸收峰和-CONH-中的N-H彎曲振動(dòng)吸收峰，表明丙烯酰胺成功接枝在木質(zhì)素磺酸鈉結(jié)構(gòu)上。在添加量為干煤基質(zhì)量的0.8％時(shí)，測(cè)得濃度為65％的水煤漿的粘度最低為550 mPa·s，比改性之前制漿粘度低60 mPa·s，而且制漿最大濃度為69％，與商用萘磺酸鈉甲醛縮合物分

4、散劑制漿穩(wěn)定性比較發(fā)現(xiàn)，改性物在第72 h時(shí)的穿透率高于后者7.82％，析水率低于后者4.45％，具有較好的穩(wěn)定性。
　　鑒于腐殖酸在結(jié)構(gòu)上與煤具有很大相似性的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)以此為原料與丙烯酸和馬來(lái)酸在引發(fā)劑存在下聚合改性，成功地合成了腐殖酸基聚羧酸型水煤漿分散劑（HAP）。腐殖酸經(jīng)堿溶、酸析過(guò)程，確定了最佳提純條件是HCl濃度為20％，NaOH溶液的濃度為15％。合成HAP的最佳反應(yīng)條件為:腐殖酸與丙烯酸和馬來(lái)酸的質(zhì)量比為1∶1.0

5、8，引發(fā)劑K2S2O8-NaHSO3用量占腐殖酸與單體總質(zhì)量的5％，反應(yīng)溫度為75℃，反應(yīng)時(shí)間為3h，并且引發(fā)劑中K2S2O8和NaHSO3的比例為4∶2。紅外吸收光譜表明，在1712cm-1和1610cm-1處出現(xiàn)羧酸中的-C=O和-COO伸縮振動(dòng)吸收峰;與腐殖酸相比，對(duì)水的表面張力降低達(dá)6.52 mN·m-1。在添加量為干煤基質(zhì)量的0.5％時(shí)，濃度為67％的水煤漿的粘度最低為505 mPa·s，比改性之前制漿粘度低245mPa·s，

6、而且制漿最大濃度為70％，腐殖酸-聚羧酸型分散劑能提高煤漿濃度約2％，與商用萘磺酸鈉甲醛縮合物分散劑制漿穩(wěn)定性進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在72 h時(shí)二者穿透率相差8.87％，同時(shí)析水率低于后者1.85％。
　　研究了超聲輔助作用下上述兩種水煤漿分散劑制漿穩(wěn)定性，二者在超聲功率為80 W和100W下作用3 min后煤漿粘度下降，同時(shí)穩(wěn)定性能優(yōu)于機(jī)械攪拌制漿。流動(dòng)性的觀察說(shuō)明，合成的兩種分散劑制漿流動(dòng)性均為A級(jí)，優(yōu)于商用萘系分散劑D級(jí)，說(shuō)明引入了