第32卷第1日用化學(xué)工業(yè)China Surfactant Detergent Cosmetics水煤漿添加劑的研究進(jìn)展范麗娟(北京萬盛木煤漿有限責(zé)任公司,北京101309)摘要:隨著世界原油資源的日漸減少及燃煤污染的日趨嚴(yán)重,水煤漿作為一種新型的環(huán)保型煤基流體燃料日益受到人們的重視。從70年代至今,國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究過多種添加劑,目前制漿用添加劑主要分為陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑兩大類,但高效,價(jià)廉、適用性廣的添加劑為數(shù)并不多關(guān)鍵詞:水煤漿;添加劑;陰離子表面活性劑;非離子表面活性劑;燃料中圖分類號(hào):TQ423.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001-1803(2002)01-006-03水煤漿( Coal Water mixture,簡(jiǎn)稱CWM)是一種國(guó)際價(jià)格比為1:2:3:4,我國(guó)非離子型添加劑的價(jià)格新型的煤基流體燃料,是由大約70%的煤、30%的比這個(gè)比例還高。所以制漿添加劑多選擇陰離子表面水和少量(通常約占煤量的0.5%~1.0%左右)的活性劑。分散劑的作用發(fā)生在煤水界面,因此它的效化學(xué)添加劑制備而成的固液分散體系,屬熱力學(xué)不穩(wěn)能與煤炭性質(zhì)特別是煤炭的表面性質(zhì)及水的性質(zhì)都有定體系。具有實(shí)用要求的高質(zhì)量水煤漿應(yīng)具備高濃密切的關(guān)系。所以制漿用化學(xué)添加劑配方不可能是度、低黏度、良好的流動(dòng)性及穩(wěn)定性,為達(dá)此目的,成不變的。合理的添加劑配方必須根據(jù)制漿用煤的性在煤水混合物中加入適量的化學(xué)添加劑是非常重要質(zhì)和用戶對(duì)水煤漿產(chǎn)品質(zhì)量的需求,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究后的方可確定。從70年代至今,國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究過多種制漿時(shí)所用添加劑,按其功能不同,有分散劑、添加劑,目前制漿用添加劑主要分為陰離子表面活性穩(wěn)定劑及其他一些輔助化學(xué)藥劑,如消泡劑、pH調(diào)劑和非離子表面活性劑兩大類,但高效、價(jià)廉、適用節(jié)劑、防霉劑、表面改性劑及促進(jìn)劑等多種。在這些性廣的添加劑為數(shù)并不多?？偟臍w納起來,到目前國(guó)添加劑中,不可缺少的是分散劑與穩(wěn)定劑。受水煤漿內(nèi)外研制及篩選的水煤漿添加劑分為以下幾種類型市場(chǎng)的影響,國(guó)內(nèi)水煤漿添加劑的研究、發(fā)展比較緩1.1陰離子型的水煤漿分散劑1慢。目前,水煤漿添加劑主要以萘系列、腐殖酸系(1)聚烯烴系列如:馬來酸與各類環(huán)戊二烯的列、木質(zhì)素系列、丙烯酸系列以及相關(guān)復(fù)合型添加劑聚合物鈉鹽,聚環(huán)烯磺酸鹽,聚二烯磺酸鹽,聚苯乙為主,其中應(yīng)用比較廣泛的為萘系列水煤漿添加劑;烯磺酸鹽,異丁烯和順丁烯二酸酐聚合物鈉鹽等。此對(duì)于蔡系列添加劑的研究、應(yīng)用已達(dá)到較高水平;其種分散劑的用量一般為煤重的0.5%左右,其中聚苯成本相對(duì)國(guó)外同類產(chǎn)品較低。雖然我國(guó)已對(duì)水煤漿添乙烯磺酸鹽(PS),比萘磺酸鹽甲醛縮合物更優(yōu)越。加劑進(jìn)行了較多的研究,但仍存在所適用煤種范圍對(duì)低灰CWM同時(shí)具有良好的減黏以及穩(wěn)定作用。前窄、成本較高等問題。者隨相對(duì)分子質(zhì)量增加而減弱,后者則反之。因此1分散劑通過控制相對(duì)分子質(zhì)量可以同時(shí)兼顧C(jī)WM的流變性分散劑的作用在于提高煤粒表面的親水性,增加和穩(wěn)定性,甚至可以免去穩(wěn)定劑的加入。這是高聚物煤粒表面的動(dòng)電位,使煤粒在水中能更好的潤(rùn)濕并均分散劑的主要優(yōu)點(diǎn)之勻的分散于水中,防止煤粒間相互聚集,從而提高煤2)聚丙烯酸酯系列如:丙烯酸與苯乙烯聚合漿濃度,降低煤漿黏度,增加煤漿流動(dòng)性。水煤漿分物鈉鹽、丙烯酸與丙烯酰胺共聚物鈉鹽和聚丙烯磺酸散劑都是一些表面活性劑,溶于水后,按離解與不離鹽等。解可分為離子型與非離子型兩大類。按價(jià)格,陰離子(3)木質(zhì)素磺酸鹽此類分散劑主要來自造紙廢型最便宜,它與非離子、陽離子及兩性表面活性劑的液再加工,其最大優(yōu)點(diǎn)是原料豐富,易于加工,價(jià)格收稿日期:200-10-16;修回日期:2001-01-19作者簡(jiǎn)介:范娟(1972-),女,北京,199年攻讀北京化工大學(xué)碩士學(xué)位,聯(lián)系電話:(0o)61291452第1期范麗娟:水煤漿添加劑的研究進(jìn)展專論與練遽便宜,而且漿的穩(wěn)定性好。一般用量為干煤的1%~(2)高分子有機(jī)化合物大多數(shù)是有機(jī)多糖類高2%。缺點(diǎn)是雜質(zhì)含量大,因此,除易制漿的煤種分子聚合物,如:Guar膠、 Xanthan膠、黃膠、阿拉外,通常都不能單獨(dú)應(yīng)用。伯膠、半乳糖醛酸、羥乙基纖維素、聚丙烯酰胺絮凝(4)腐殖酸鹽及磺化腐殖酸鹽系列大量實(shí)驗(yàn)證劑、羧甲基纖維素(CMC),以及一些微細(xì)膠體粒子明、越年輕的原料煤,其產(chǎn)物的降黏效果越好。這是(如有機(jī)膨潤(rùn)土)等。高聚物的特點(diǎn)是線性長(zhǎng)度長(zhǎng)因?yàn)樵侥贻p的原料煤,含活性基團(tuán)豐富。-COOH、而且每個(gè)分子都有許多極性基團(tuán),通過氫鍵或其他鍵H、-0-等,有利于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),同時(shí)年輕煤合作用(如共價(jià)鍵),在煤粒間架橋,形成結(jié)構(gòu)。結(jié)基本結(jié)構(gòu)單元相對(duì)分子質(zhì)量小,有利于起分散減黏作構(gòu)形成后,水被包裹在結(jié)構(gòu)的空隙內(nèi),漿的黏度升用。此類分散劑的許多特點(diǎn)和木質(zhì)素相似,但其分散高,尤其有高的剪切應(yīng)力,有利穩(wěn)定。由于CWM為性能更佳,可單獨(dú)使用,加量約1%~1.5%,其主粗粒懸浮體,屬動(dòng)力不穩(wěn)定體系,要其穩(wěn)定,主要方要缺點(diǎn)是漿的穩(wěn)定性差法是使它成為假塑性觸變體3。穩(wěn)定劑的用量隨煤(5)各類取代基聚萘磺酸鹽系列能作為CwM種、穩(wěn)定劑類型、要求的穩(wěn)定期而異,變化在干煤量分散劑的萘磺酸鹽種類很多,其中典型產(chǎn)品是萘磺酸的0.1%~0.005%之間。鈉甲醛縮合物。此類分散劑適用范圍廣,并能和各類3其他輔助添加劑分散劑復(fù)用。加量視煤種不同,大約為干煤量的(1)消泡劑當(dāng)分散劑具有較強(qiáng)的氣泡性能時(shí),0.5%~1.5%。特點(diǎn)是減黏作用及流型好,但通常穩(wěn)需補(bǔ)加消泡劑。如:醇類及磷酸酯類。定性差和價(jià)格較高,所以常和其他類型分散劑共用(2)pH值調(diào)整劑添加劑在水中的離解度以及(6)羧酸鹽及磷酸鹽系列如:多環(huán)多元羧酸、與煤炭表面及溶液中其他物質(zhì)的作用,均與溶液的酸聚羧酸鹽、多聚磷酸鹽和羥基苯甲酸聚合物鈉鹽等堿度有關(guān)。為了取得良好的制漿效果,制漿時(shí)以弱堿1.2非離子型的水煤漿分散劑2性的溶液環(huán)境較好。(1)聚氧乙烯系列如:山梨糖醇聚氧乙烯醚和(3)殺菌藥劑添加劑都是一些有機(jī)物質(zhì),有的月桂醇聚氧乙烯醚等。此類分散劑不受水質(zhì)及煤中可在長(zhǎng)期儲(chǔ)存中易受細(xì)菌的分解而失效:這時(shí)要使用殺溶性物影響,但價(jià)格昂貴,一般用量在05%以上。菌藥劑。(2)聚氧乙烷系列由于非離子型的水煤漿分散(4)乳化劑對(duì)水煤漿產(chǎn)生很好的乳化作用,使劑的價(jià)格比較貴,根據(jù)其特定的性能,可以采取與其分散體系的親油性明顯改善,采用這一乳化方法不僅他陰離子型的分散劑進(jìn)行復(fù)配,從而減少非離子型分可使煤漿黏度降低,而且可減少分散劑用量和消除分散劑的使用量。大量實(shí)驗(yàn)證明,這種經(jīng)過復(fù)配的水煤散劑的起泡現(xiàn)象,使水煤漿性能得到進(jìn)一步改善其加漿分散劑具有優(yōu)良的成漿特性,其用量也比較小,尤人量在05%~0.2%(占水煤漿)。但乳化制漿是轉(zhuǎn)其是對(duì)水煤漿的穩(wěn)定作用是陰離子型添加劑所不能比相過程有一增稠階段,阻力較大,動(dòng)力消耗增加,所的。但在非離子型分散劑的使用過程中均需配用消泡以針對(duì)難制漿煤采用乳化制漿是值得考慮和進(jìn)一步探劑討的?？傊?分散劑應(yīng)有很好的水溶性但決非對(duì)煤的潤(rùn)4新型添加劑的研究與開發(fā)近況4濕性越好,降黏效果越佳。潤(rùn)濕劑、滲透劑能使煤粒制漿效果取決于煤炭表面與添加劑分子的相互作變得極為親水(接觸角等于零),但它們決不能作用,我國(guó)的科學(xué)工作者開發(fā)了三類改變煤炭表面性CWM分散劑用。對(duì)于不同的煤種,添加劑的性能能質(zhì)、促進(jìn)添加劑分子更好地在煤粒表面吸附的化學(xué)藥滿足工業(yè)要求時(shí),應(yīng)先考慮添加劑的價(jià)格,對(duì)于某些劑。中國(guó)科學(xué)院感光研究所江龍教授開發(fā)了提高低階難制漿的煤種,才采用非離子型的添加劑煤表面疏水性的藥劑,使一些原來接觸角只有10左2穩(wěn)定劑右及難制漿的煤種的接觸角提高到40°~50°,顯著提穩(wěn)定劑的作用是使煤漿中已分散的顆粒能與周圍高了制漿效果。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)的曾凡教授開發(fā)了與磺其他顆粒及水結(jié)合成為一種較弱但又有一定強(qiáng)度的三酸鹽陰離子添加劑共用的促進(jìn)劑,它可阻止磺酸基以維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而有效地阻止顆粒沉淀,防止固液間化學(xué)吸附方式在煤粒表面形成的反吸附,并與水中高的分離。價(jià)金屬離子作用產(chǎn)生水不溶物,削弱這些離子的不良(1)無機(jī)電解質(zhì)壓縮雙電層,降低靜電排斥影響,同時(shí)這種沉淀物還能堵塞表面的微乳,降低藥力,促進(jìn)顆粒凝結(jié);對(duì)己吸附有陰離子表面活性劑分劑的消耗。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)顧全榮,開發(fā)了GW型助子顆粒起“搭橋”作用,從而形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劑,它可以使煤炭表面的電荷從負(fù)轉(zhuǎn)為正,增強(qiáng)了陰專論與綜遽日用化學(xué)工業(yè)第32卷離子添加劑在煤表面的吸附,使得在添加劑濃度較低比方面最優(yōu)。此外,為了降低添加劑費(fèi)用,可選擇成時(shí)也能獲得較好的制漿效果,從而使添加劑耗量減少漿性好的制漿用煤,并力圖產(chǎn)生較好的粒度分布、這了近一半樣可少用添加劑也能制出符合質(zhì)量要求的水煤漿。隨5結(jié)語著水煤漿市場(chǎng)的逐漸發(fā)展、壯大,研制出一種價(jià)廉實(shí)驗(yàn)證明,水煤漿添加劑分子結(jié)構(gòu)特征(包括主高效和適用范圍廣的添加劑是非常迫切的結(jié)構(gòu)特征、取代基的類型及性質(zhì),聚合度、磺化度、參考文獻(xiàn):HLB值及羥值等)與煤質(zhì)及煤表面物化性質(zhì)間有著密[1曾凡,木煤漿添加劑].選煤技術(shù),195(2):41-45切的相關(guān)性。添加劑費(fèi)用在制漿成本中是僅次于煤炭12.羅秋良,非離子型水媒漿添加削的研究進(jìn)展1.選煤技,費(fèi)用的主要成分,所以添加劑的配方對(duì)水煤漿的成本有重要的影響。為此,我們主張不必盲目追求藥劑性31李水聽,孫成功,李保慶,等,水煤漿添加劑的研究評(píng)述[1煤炭轉(zhuǎn)化,197(1):8-13能的高效,而要求經(jīng)濟(jì)合理,在能滿足用戶對(duì)煤漿質(zhì)4.張茉曾、水煤漿制漿技術(shù)[M1.北京:科學(xué)出版社,9%:141量要求的前提下,應(yīng)使所選的添加劑配方在性能價(jià)格Development of the additives of coal water mixtureFAN Li-juan(Wansheng CWM Co. Ltd, Beijing 101309, China)Abstract: As the reducing of petrol resource and the pollution of fuel coal becoming more and more hardly, water coal mixture(CWM)as a mweunpolluted kind of caol liquid fuel have been more and more important. From 1970 s to present, the abroad and civil professors have studied a lotof additives. The additives used in CWM howe two kinds: one is negative- ion surfactant and the other is non-ion sufactant, but the additivesith high effective, low price and wide fitness are still very fewKey words: coal waler mixture: additives: anion surfactant; fuel≯≯》≯》》》》》》》》》≯》》》》》》》》≯游》》》≯》》》》身身身》身即》(上接第4頁)Interaction in binary miztures of surfactants in pure aqueous solutionsThe effect of structure and temperature on mixed adsorptionWANG Zhong-nil.2, U Gan-zuo', GUAN Ru-shi,WANG Yan(1. Key lab for Colloid and Interface Chemistry of State Education Ministry, ShandongUniv, Jinan 250100, China; 2. Department of Chemistry, Shandong Normal Universitylinan 250014, China; 3. Shandong Freda Biochemical Company, Ltd, Jinan 250014China; 4. China Research Institute of Daily Chemical Industry, Taiyuan 030001, China)Abstract: Adsorption at the interface of pure aqueous soluion/ air for mixtures of tioxyethylenated dodecyl sulfonate (CnES)with some POE.non-ionic(CloEs, C1 E,)surfactants at 25 and 40C were studied from surface tension data by using Gibbs adsorption theorem and Rosen's equationsbased upon regular solution treatment. For systems investigated, it has been shown that (1)pOE is the priority component in the mixed monolayerwhich the molar fractions of POE in the monolayer is more than 0.5, when the molar fraction of pOe in the mixed solution in more than 0.1;(2)the interaction parameter 2 and the exchange energy e of above mixed surfactants ae negative values; (3)the larger the EO number in POEmolecules, the stronger the attractive interactions, and the weaker the adsorption of POE in mixed monolayer; (4)surface total concentrationsandthe molecular interactions in mixed monolayer decrease as the temperature increasesKey words: surfactant; triaxyethylenated dodecyl sulfonate: surface adsorption: mixtures of surfactants; molecular interaction parameter;ex-48