表面活性劑在無機(jī)鹽固體顆粒防結(jié)塊中的應(yīng)用.pdf

1、許多無機(jī)鹽固體顆粒（硝酸鈉、無機(jī)復(fù)合肥等）在儲存過程中都具有易結(jié)塊的特性。無機(jī)鹽固體顆粒結(jié)塊是由于顆粒自身因素和外界因素共同作用，使在顆粒表面發(fā)生溶解和重結(jié)晶，從而在晶粒間相互接觸點上形成晶橋，使晶粒粘接在一起，失去流動性，逐漸形成堅硬的塊狀物。無機(jī)鹽固體顆粒結(jié)塊嚴(yán)重影響了其銷售和使用。針對無機(jī)鹽固體顆粒結(jié)塊問題，行之有效的方法是在無機(jī)鹽固體顆粒表面包覆（吸附）防結(jié)塊劑。
　　表面活性劑通常由親水疏油的極性基團(tuán)和親油疏水的非極性基

2、團(tuán)構(gòu)成。在無機(jī)鹽固體顆粒物表面上以親水基吸附在顆粒表面，疏水基朝向氣相，使其顆粒表面顯示疏水性，阻礙了大氣水分的進(jìn)入，抑制了顆粒產(chǎn)品的潮解。吸附表面活性劑還可以降低顆粒對溶液的毛細(xì)管吸附力，改善固體顆粒結(jié)晶習(xí)性，大大降低顆粒晶體的界面能，抑制成核作用，從而對無機(jī)鹽固體顆粒物起到良好的防結(jié)塊效果。
　　本文圍繞表面活性劑對單一組分的化學(xué)物質(zhì)硝酸鈉顆粒以及復(fù)合化學(xué)組分的復(fù)合肥顆粒防結(jié)塊性能及防結(jié)塊機(jī)理開展系統(tǒng)研究。采用飽和溶液法工藝使

3、表面活性劑吸附在硝酸鈉顆粒表面，并進(jìn)行相應(yīng)的等溫吸附、防結(jié)塊性能及其作用機(jī)理的研究，探明了表面活性劑在硝酸鈉顆粒表面的吸附層結(jié)構(gòu)及防結(jié)塊機(jī)理，優(yōu)化了防結(jié)塊處理工藝?；趶?fù)合肥顆粒生產(chǎn)工藝的特點，研究設(shè)計了新型復(fù)合肥液態(tài)防結(jié)塊劑，選用涂覆工藝在復(fù)合肥顆粒表面添加防結(jié)塊劑，并對其防結(jié)塊性能、防結(jié)塊機(jī)理以及生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究。具體研究和結(jié)論如下:
　　1.研究表面活性劑SDBS，SDS，CTAB，TX10在硝酸鈉顆粒表面的吸附等溫線表明，

4、表面活性劑SDS和TX10在硝酸鈉顆粒表面的吸附過程更符合Langmuir吸附等溫模型，為單分子層吸附，在實驗條件下最大吸附量Qmax分別為0.065mmol/kg和0.027mmol/kg。表面活性劑SDBS和CTAB在硝酸鈉顆粒表面的吸附過程更符合Freundlich吸附等溫模型，為多層吸附。由表面活性劑分子鏈截面積估算表明，表面活性劑SDS、SDBS、CTAB、TX10在硝酸鈉顆粒表面的平均分子鏈截面積均大于其極限分子鏈截面積。S

5、DS平均分子鏈截面積比TX10平均分子鏈截面積更接近于其極限分子鏈截面積，在硝酸鈉顆粒表面趨于單層吸附，因此表面活性劑排列的緊密度（膜的致密度）SDS＞TX10。SDBS與CTAB平均分子鏈截面積遠(yuǎn)大于其極限分子鏈截面積，且SDBS與CTAB在硝酸鈉顆粒表面吸附為多層吸附，因此其排列的緊密度（膜的致密度）低。
　　2.采用飽和溶液法工藝，研究了不同表面活性劑對硝酸鈉顆粒防結(jié)塊性能的影響，通過紅外光譜的測定，證明了表面活性劑吸附在硝

6、酸鈉顆粒上。基于X射線衍射的測定，可以發(fā)現(xiàn)表面活性劑的加入并不會改變硝酸鈉顆粒自身的晶型。SEM的測定，結(jié)果表明表面活性劑的加入使得硝酸鈉顆粒度更加均勻，細(xì)小微粒消失，降低了顆粒間的接觸面積，阻礙了顆粒間的粘連。通過對吸附有表面活性劑的硝酸鈉顆粒進(jìn)行結(jié)塊率的測定，發(fā)現(xiàn)表面活性劑對硝酸鈉顆粒的防結(jié)塊效果依次為SDS＞TX10＞CTAB＞SDBS。通過復(fù)配表面活性劑對硝酸鈉顆粒防結(jié)塊研究，表明當(dāng)SDS與TX10摩爾比為1∶1復(fù)配時，對硝酸鈉

7、顆粒的防結(jié)塊效果最好。
　　3.研究開發(fā)了一種以生物油為基礎(chǔ)，表面活性劑為重要成分的復(fù)合肥液態(tài)防結(jié)塊劑。經(jīng)復(fù)合肥顆粒涂覆效果及添加量的分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)液態(tài)防結(jié)塊劑用量為復(fù)合肥質(zhì)量的0.3％時，液態(tài)防結(jié)塊劑能夠在復(fù)合肥顆粒表面均勻涂覆。通過SEM觀察可知，復(fù)合肥顆粒經(jīng)過液態(tài)防結(jié)塊劑涂覆工藝處理后，顆粒表面能形成致密的包裹膜，從而減少表面水分的進(jìn)入，抑制顆粒的潮解，阻礙鹽橋的形成，起到防結(jié)塊作用。通過對液態(tài)防結(jié)塊劑油/水/氣三相接觸角的測

8、量和在復(fù)合肥顆粒表面擴(kuò)散速率的測量可以看出，接觸角越大以及表面擴(kuò)散速率越快，防結(jié)塊效果越好。當(dāng)防結(jié)塊劑中各組分質(zhì)量比為DDAC∶TX10∶MO=1∶0.5∶18.5，添加量為復(fù)合肥質(zhì)量的0.3％時，復(fù)合肥顆粒的結(jié)塊率由31.4％（空白試樣）下降到2.6％。
　　4.通過對硝酸鈉和復(fù)合肥防結(jié)塊劑工業(yè)生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益分析，可以看出表面活性劑復(fù)配研制的硝酸鈉防結(jié)塊劑和復(fù)合肥液態(tài)防結(jié)塊劑成本低廉，原料易得，不影響硝酸鈉和復(fù)合肥產(chǎn)品自身的質(zhì)量