磺化腐植酸系水煤浆分散剂的合成与性能分析

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1、-----磺化腐植酸系水煤浆分散剂的合成与性能研究摘要当前国内最严重的能源危机就是石油短缺问题，我国是一个产煤大国，但煤炭资源的利用率不高，浪费和污染问题最为突出，近几年的雾霾现象就是因为污染引起的。因此重视石油问题，高效利用煤炭资源已经成为急待解决的社会问题。水煤浆作为一个新型的清洁、高效的石油能源替代品，已经越来越引起人们的重视。分散剂作为水煤浆技术的核心，决定着水煤浆性能的优劣。分散剂的主要作用是降低水煤浆的制浆粘度，增大水煤浆的稳定性。本文选用价格低廉的天然大分子物质腐植酸，并对其进行改性研究，通过亲水基团的引入和增大相对分子质量合成了两种

2、磺化腐植酸型分散剂，分别为磺化腐植酸-甲醛-磺化丙酮缩聚物、磺化腐植酸-磺化丙酮-尿素-甲醛缩聚物。并通过红外、差示扫描量热仪、热重、接触角、Zeta电位、流变性对分散剂的结构进行分析，可知合成了符合预期的新型腐植酸基水煤浆分散剂。将合成的两种分散剂分别与磺化腐植酸、市售萘系分散剂对比，研究分散剂的优劣性。首先，对来源于山西灵石县的粗品腐植酸采用碱溶酸沉法提取，通过红外光谱、相对分子质量的测定，研究了腐植酸和磺化腐植酸的基本结构，并对两种腐植酸所含有的官能团含量使用酸碱滴定法进行测定，其中腐植酸的总酸性基团含量为4.402mmol/g，磺化腐植酸的

3、总酸性基团含量为6.848mmol/g。方案一合成了一种新型磺化腐植酸-甲醛-磺化丙酮缩聚物分散剂。研究了反应物的最佳配比，制定出最佳实验方案。结果表明，腐植酸与亚硫酸钠最佳配比为3:1，且温度为85℃时磺化腐植酸的性能最佳；磺化腐植酸与磺化丙酮的最佳配比为2:1，甲醛用量为35%，反应最佳温度为80℃，最佳时间为3h。对于彬长煤，当分散剂含量为0.3%时，水煤浆最大成浆浓度为67%，所配制的浆体表观粘度为930mPa·s。该分散剂的静态吸附符合Langmuir等温吸附方程，1g彬长煤粉可吸附5.99mg分散剂。通过测量析水率确定稳定性为二级。方案

4、二合成了磺化腐植酸磺化丙酮尿素甲醛聚合物分散剂。最佳合成方案为尿素添加量为28%，甲醛为40%，最佳温度为85℃，反应时间3h最合适，其他物料配比同方案一相同。同时对于合成的性能最好的分散剂，其I----分散剂最佳用量为0.25%，对彬长煤样其最大成浆浓度为68%，此时表观粘度为902mPa·s。分散剂磺化腐植酸磺化丙酮尿素甲醛聚合物为单层吸附，且曲线与Langmuir等温吸附方程保持一致，1g彬长煤粉可吸附约7.69mg磺化腐植酸磺化丙酮尿素甲醛聚合物分散剂。稳定性为一级。新合成的两种分散剂与市售的萘系分散剂和磺化腐植酸比较，性能更佳，更值得推广

5、和应用。关键词：水煤浆，腐植酸，分散剂，缩聚物，磺化II----SYNTHESISANDPROPERTIESOF SULPHONATEDHUMICACIDDEPARTMENTCWSDISPERSANTSABSTRACTOilshortagesarethemostseriousenergycrisiscurrently,Chinaisacoal-producingcountry,becauseofthelowutilizationofcoalresources,wasteandpollutionproblemarethemostprominentis

6、sues,hazephenomenoninrecentyearsarecausedbypollution.Sotaketheoilproblemseriouslyandefficientuseofcoalresourceshavebecomeasocialproblemneedtobesolved.CWSasanewtypeofcleanandefficientenergyalternativestooil,hasbeenpaidmoreandmoreattention.AsthecoreofCWStechnology,dispersantsdet

7、erminesitsperformance.Themainroleofthedispersantistoreducetheviscosityofcoal-waterslurryandincreasethestabilityofCWS.Inthispaper,itchoosetheinexpensivenaturalhumicacidmacromolecules,andmodifiedbyintroducinghydrophilicgroupandincreasingtherelativemolecularmasstosynthesizetwosul

8、fonatedhumicaciddispersant,respectivelysulfonatedhumicacid-fo