我国煤泥水处理技术现状及发展趋势.doc

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1、金属阳离子在煤泥颗粒表面上吸附机理研究现状孙迎林，闵凡飞，陈晨，刘春福，杜佳，陈帅(安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南,232001)摘要：煤泥水净化处理一直是选煤厂生产管理过程中的技术难题。通过无机凝聚剂屮阳离子对煤泥颗粒表面双电层的压缩，來实现微细煤泥颗粒凝聚沉降。分析结果表明，阳离子在煤泥颗粒表面吸附形式主要有静电、表面沉淀及梵基络合吸附等方式，讨论了钙、镁、铝等离子的吸附作用机理及其影响因索。关键词：煤泥水；凝聚剂；金属阳离子；吸附形式：吸附机理：影响因素doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2015.01.OOx中图分

2、类号：TD941文献标志码：A文章编号：1000-6532(2015)01煤炭在洗选加丁•过稈屮会产生大量的煤泥水，煤泥水的矿物组成复杂，含有大量的黏土矿物、碳酸盐矿物和氧化矿物，其屮高岭石、蒙脱石和伊利石是煤泥水屮最常见的黏土矿物。一方面黏土矿物易泥化，导致煤泥水屮含有很多微细颗粒，另一方面由于煤泥颗粒木身荷电及易于形成水化膜的性质，使得煤泥在煤泥水屮呈稳定的分散状态，呈现稳定的胶体性质，从而难以沉降〔3,造成对环境的污染。随着采煤机械化稈度提高，入选原煤屮细粒级增多，导致煤泥水沉降澄清难度增大，有效处理微细粒含量大的煤泥水是选煤界的一人难题。目前，国

3、内主要采用混凝沉淀法处理煤泥水,电处理法、微生物絮凝法和磁处理法也逐渐得到应用。在处理煤泥水时通过添加高分了絮凝剂、凝聚剂等，有效地使得煤泥水沉降澄清，因此合理选择凝聚剂是处理煤泥水的关键®讥无机凝聚剂种类众多，主要有金属盐类。凝聚剂作用过程小，阳离子起了至关重要的作用，因此对于金属阳离了在煤泥水屮的吸附特性研究是计分必要的。1常用无机凝聚剂的种类及其在煤泥水中的存在形式我国选煤业屮常用的无机凝聚剂有钙盐、镁盐、铝盐、铁盐等无机盐类，如石灰、无水氯化钙、碱式氯化铝、三氯化铁等，低价钾盐和钠盐鲜有应用。无机凝聚剂会在煤泥水中发生电离，电离出金属阳离了，而随

4、着阳离了浓度、煤泥水性质(如pH)等改变，阳离了的存在形式发生变化，一般在煤泥水屮金属阳离子会以水合络合物形式存在，如［Al(H2O)6F+。但是随着溶液性质的变化，阳离子络合物会发生水解生成拜基络合物，英至氢氧化物沉淀，如CaOHMgOHCa(OH)2(aq)0收稿日期：2014・05・21作者简介：孙迎林(1989・)，女，硕士研究生，主要从爭煤泥水处理2金属阳离子在煤泥颗粒表面上的吸附形式金属阳离了在水屮以水合络离子形式存在，水化离了会发生水解，金属离了的价态越高，半径越大，水化离了半径越小，其吸附能力越强。凝聚剂屮的阳离了在煤泥颗粒表面的吸附

5、形式可能有表面沉淀、静电吸附和拜基络合吸附形式。在煤泥水屮静电吸附表现为荷有正电荷的金属阳离了和荷有负电荷的煤泥Z间的吸附；表面沉淀吸附表现为颗粒表面沉淀的阳离了的氢氧化物吸引溶液屮带负电荷的煤泥颗粒。拜基络合吸附表现为煤泥水屮生成的耗基络合物由于含有正电荷，与煤泥颗粒发生吸附。3凝聚剂的阳离子在煤泥颗粒表面上的吸附机理煤泥水沉降澄清主要取决于煤泥体系的分散与凝聚状态。煤泥水屮微细固体颗粒表血存在负电荷，带有同种电荷的煤泥颗粒Z间相互排斥使固体颗粒在煤泥水屮呈分散状态，此时向煤泥水屮添加电解质，通过其在煤泥水屮水解产生的金属阳离子吸附在颗粒表面，消除固体

6、表面电荷，压缩双电层，降低颗粒表面的电动电位©叫减小斥力，从而使固体颗粒凝结。3.1钾盐和钠盐的吸附机理处理煤泥水时添加钾盐溶液，如碳酸钾，其屮的IC可中和煤泥颗粒表面的负电荷，从而压缩颗粒表面双电层，减小颗粒间的斥力，随着颗粒表面电动电位的下降，使颗粒相互凝结，在重力的作用下沉降下来I⑶。钠盐的作用机制与钾盐相似，都是静电吸附。3.2钙盐和镁盐的吸附机理Ca”的作用机理要复杂得多，除了钙离了在煤泥颗粒表面上的静电吸附外，还有一耗基络合吸附和沉淀吸附〔“⑸。当C芒浓度适屮时，它并不以游离态存在溶液屮，而是与水分子形成多面体络合物[Ca(H2O)6]2以

7、络合物的形式在煤粒表面吸附。由于[8(出0)6首的特殊结构(图1),降低了颗粒表面的H由能，使颗粒表面疏水性提高易于凝聚；随着C/+浓度升高，溶液屮会出现亲水耗基络合物CaOH+,英至出现Ca(OH)2(aq),CaOH+会在煤泥颗粒表面吸附，而Ca(0H)2(aq)则会在煤泥颗粒表面沉淀，由于有吸附物和沉淀物的颗粒与没有附着吸附物和沉淀物颗粒之间的静电吸引，使得煤泥颗粒更加容易凝聚，见图20但是当C/+离了浓度继续增人时，吸附物和沉淀物大量附着在煤泥颗粒表面上，此时颗粒之间表现为斥力，不利于凝集。图1[Ca(H2O)6]2+结构模型图Fig.lThes

8、tructuremodel[Ca(H2O)6i2+图2颗粒表血静电吸引凝聚Fig