天然物水煤漿分散劑的合成及成漿性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

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,其多來源于石油化工產(chǎn)品,隨著石油價格的持續(xù)走高,原料價格也隨之水漲船高。因此,開發(fā)價格低廉,分散性能優(yōu)良并且對環(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,測得濃度為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伸縮振動吸收峰;與腐殖酸相比,對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,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)行對比,發(fā)現(xiàn)在72 h時二者穿透率相差8.87%,同時析水率低于后者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,同時穩(wěn)定性能優(yōu)于機(jī)械攪拌制漿。流動性的觀察說明,合成的兩種分散劑制漿流動性均為A級,優(yōu)于商用萘系分散劑D級,說明引入了

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