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《淀粉基水煤浆分散剂的制备、性能及作用机理研究.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、淀粉基水煤浆分散剂的制备、性能及作用机理研究随着全球各国工业化的快速发展和能源危机的出现,人类对能源的需求在不断的增加,全球的能源形势相当严峻。虽然人类在不断寻求新能源来应对能源危机,但是从全球范围来看,化石能源的开发利用技术成熟,标准化程度高,占据相当大的比例,具有不可替代性,是人类耐以生存和发展的重要能源基础。两次石油危机以来,化石能源的有效利用成为解决能源危机的重要战略。煤炭作为我国的主要能源,对国家经济和社会发展至关重要。目前,我国的煤炭能源总体深加工水平较低、科技含量低,且煤炭资源的综合利用率不高,同时也引起了备受关注的环境污染问题。水煤浆
2、技术是一种洁净煤技术。水煤浆的制备过程是将煤颗粒分级进行粉碎后,通过粒度级配技术加入到水中,同时添加一定量的添加剂,将固体煤炭加工成一种液体燃料。水煤浆在提高煤炭资源燃烧效率的同时更为清洁,极大地减少了环境污染物的排放。水煤浆技术的关键是制备高效环保的分散剂。分散剂的作用主要表现在提高水煤浆的制浆浓度,满足煤颗粒的分散要求,增加浆体的稳定性,使浆体符合水煤浆的应用性能要求。目前,水煤浆分散剂的种类主要有木质素系、萘系、聚羧酸系、腐殖酸系、聚烃系等。分散剂的研究主要是针对高阶煤的制浆需求,且都不同程度存在环境污染、成本高等问题。从我国煤炭资源整体储备来
3、看,高阶煤的产量是有限的,低阶煤种广泛存在。然而,针对低阶煤制备水煤浆的分散剂研究相对较少,在一定程度上制约了水煤浆技术的进一步发展和应用。低阶煤种的显著特点是煤颗粒表面有丰富的亲水含氧集团,且内水含量高,煤种自身的制浆黏度大,制浆浓度较低。一些分散剂疏水基团比例大,应用于低阶煤种制浆的效果不理想。水煤浆分散剂的研究正在朝着环境友好、安全、可生物降解的方向不断发展;利用生物资源制备水煤浆分散剂逐渐成为水煤浆技术研究的热点和方向。淀粉资源丰富,在自然界中的储藏量巨大,可以生物降解,安全系数高,且价格低廉。淀粉结构中含丰富的含氧官能团,与低阶煤的结构特性
4、存在一定的相似性。本论文结合低阶煤的结构特性,对玉米淀粉不同改性方法进行了研究,制备出了7种适宜的淀粉基水煤浆分散剂。这一类型的分散剂绿色安全、环保,成本低,将其作为分散剂应用于低阶煤种的制浆过程中,浆体的流变特性和稳定性均较佳,可以满足水煤浆的性能要求;探讨改性淀粉基分散剂的分子结构与神华煤的成浆性能之间的关系的基础上,对改性淀粉基分散剂与神华煤的作用机理进行了探究。本论文选取低阶煤神华煤为研究对象。首先采用苄基化、磺化和接枝共聚等改性方法对玉米淀粉进行改性,制备出了7种淀粉基水煤浆分散剂。采用氧化淀粉、羟乙基淀粉为原料,氯化苄为疏水化试剂,十六烷
5、基三甲基溴化铵为催化剂,水和异丙醇为溶剂,制备出了2种苄基化改性淀粉OBS和HBS;以玉米淀粉为原料,结合降解和磺化工艺,制备出1种新型磺化改性淀粉SOS;以阳离子淀粉为原料,分别加入苯乙烯磺酸钠（SSS）和丙烯酸（AA）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS）和丙烯酸（AA）接枝共聚单体,制备出了2种两性改性淀粉CSSAS和CSMAS;以玉米淀粉为原料,通过考察降解方式和引发剂的影响,分别加入丙烯酸羟乙酯（HEA）和苯乙烯（ST）、苯乙烯磺酸钠（SSS）和丙烯酸（AA）接枝共聚单体,制备出了2种阴离子型淀粉接枝共聚物HSS和SAS。采用FT-IR、1
6、HNMR、GPC、TGA、DSC等检测手段对合成的七种分散剂进行结构表征及性能测试。将7种改性淀粉作为分散剂应用于神华煤制浆,分别研究分散剂用量对浆体的表观黏度、成浆性能、稳定性的影响,探讨不同分散剂结构与水煤浆成浆性能的相互关系。结果发现,对神华煤而言,7种新型淀粉基改性水煤浆分散剂都体现出了良好的分散性能,与传统的萘系分散剂NSF相比,水煤浆浆体的流变特性和稳定性都更佳;淀粉改性过程引入的苄基、磺酸基团、羧基等基团,以及接枝共聚单体丙烯酸和苯乙烯磺酸钠等都对分散及稳定性能的提高有利,可以显著地改善神华煤的成浆性能。玉米淀粉是一种高分子
7、化合物,自身黏度较大;经过氧化降解处理,有利于提升淀粉的分散性能。接枝共聚反应过程中引发剂产生较大的影响,研究发现最佳引发剂为NaHSO3-K2S2O8。分散剂结构中一定量阳离子的引入可以降低神华煤水煤浆浆体的表观黏度,但是不利于水煤浆的稳定,析水率较高。考察了7种改性淀粉基分散剂制备的神华煤水煤浆的浆体流变特性。测定浆体表观黏度随剪切速率的变化曲线,并采用Power-law、Herschel-Bulkley模型对浆体的剪切应力-剪切速率变化曲线进行拟合。结果表明
8、:淀粉基分散剂制备的水煤浆都表现出较好的假塑性流体特征,满足水煤浆的性能要求。SOS水煤浆的Power-la
