本文關(guān)鍵詞：竹漿木質(zhì)素系高效分散劑在水煤漿中的應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，如何更好地進行節(jié)能減排，實現(xiàn)資源的可持續(xù)利用仍然是各行各業(yè)關(guān)注的熱點問題，水煤漿作為一種新型潔凈燃料得到了廣泛的應用。制漿造紙黑液中含有大量的木質(zhì)素，黑液的肆意排放不僅造成江河等污染，更是對天然資源的浪費。開發(fā)黑液木質(zhì)素產(chǎn)品，提高其附加值，是大規(guī)模利用黑液并防治其污染的有效途徑。另一方面，我國擁有大量的陶瓷企業(yè)，，大量未氣化的煤粉和有毒酚水的產(chǎn)生給企業(yè)的發(fā)展帶來了經(jīng)濟及環(huán)境問題，酚水水煤漿的制備更是一種很好的解決辦法。 本文以竹漿造紙黑液為主要原料，通過磺化接枝共聚的方法合成木質(zhì)素系水煤漿高效分散劑，考察了反應液濃度、磺化劑用量、竹漿黑液用量對產(chǎn)品制漿性能的影響；采用UV、FTIR、GPC、1H-NMR等分析測試手段對分子結(jié)構(gòu)進行了表征；研究了分散劑摻量、制漿用水pH值、制漿溫度等不同制漿條件下對漿體流動性的影響以及分散劑在煤/水界面的吸附等溫線、吸附動力學行為。此外，在此基礎(chǔ)上制備了酚水水煤漿用木質(zhì)素系高效分散劑，并研究了其對漿體流動性和穩(wěn)定性的影響。 研究結(jié)果表明，提高反應過程中的反應液濃度和磺化劑用量可以有效提高分散劑的分子量和磺化度，具有中等分子量、高磺化度的產(chǎn)品作為水煤漿分散劑的分散降粘性能較優(yōu)。其中磺化度為2.20mmol·g~(-1)、特性粘度5.42ml·g~(-1)的木質(zhì)素系高效分散劑GCL3S-B在制漿濃度為58.5%，分散劑摻量為0.5%的條件下水煤漿漿體的表觀黏度僅為930mPa·s，性能優(yōu)于萘系分散劑FDN。對GCL3S-B分子結(jié)構(gòu)進行表征，重均分子量為16592，數(shù)均分子量為4699，分子量分布較寬。與竹漿黑液相比分子量增大，分子中磺酸基含量增加，羧基、酚羥基含量降低。從紅外及核磁譜圖可以看出，改性反應過程對黑液中木質(zhì)素的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)破壞程度較大，存在縮合及脫甲基反應，引入了更多的磺酸基團，分子中接入了較多的脂肪族側(cè)鏈。 采用木質(zhì)素系高效分散劑GCL3S-B制備水煤漿，加入分散劑存在最優(yōu)摻量0.75%，使水煤漿的表觀黏度最小。增大制漿用水pH或提高制漿溫度，均可提高漿體的流動性，如pH值從2變化到12，漿體的表觀黏度從1110mPa·s降至949mPa·s；制漿溫度從15℃升至55℃，表觀黏度下降幅度達到62.24%；在分散劑產(chǎn)品中加入適量電解質(zhì)（20%的碳酸鈉、15%的三聚磷酸鈉）或表面活性劑（1%的TX-10）也可顯著提高水煤漿漿體的性能，表觀黏度最低可達672mPa·s。 GCL3S-B在煤/水界面的飽和吸附量略高于FDN，但吸附強度較弱，吸附過程為Langmuir單分子層吸附，其吸附動力學過程符合偽二級動力學模型，相關(guān)系數(shù)大于0.99。降低制漿用水pH值或向體系中添加少量Na~+、Ca~(2+)、Al~(3+)、Fe~(2+)金屬離子，該過程的吸附速率顯著增大，加入少量助劑，如1%的TX-10、20%的碳酸鈉、15%的三聚磷酸鈉則導致動力學吸附速率減慢，吸附程度減小。GCL3S-B在煤/水界面的飽和吸附量隨著pH值的增大而明顯減小，其吸附過程除靜電吸附作用外還存在其他吸附方式。分別向體系中加入無機鹽、尿素后，GCL3S-B在煤/水界面的飽和吸附量發(fā)生變化，由此推測過程還存在疏水作用、絡合作用及氫鍵作用，但靜電吸附為主要作用力。 研究發(fā)現(xiàn)，用酚水制備水煤漿的性能優(yōu)于自來水。在此基礎(chǔ)上，將改性合成樣品復配了15%三聚磷酸鈉制備了酚水水煤漿用高效分散劑GCL3S-FB，并發(fā)現(xiàn)中等分子量（特性粘度為6.66mL·g~(-1)）、中等磺化度（磺化度為2.37mmol·g~(-1)）的分散劑在酚水中的制漿性能更優(yōu)，在制漿濃度為58.5%，摻量為0.5%時漿體的表觀黏度僅為803mPa·s，制漿性能與FDN相近。酚水水煤漿的流變曲線符合Herschel-Bulkley模型，表現(xiàn)為屈服漲塑性。GCL3S-FB摻量由0.3%提高至1.0%，漿體的表觀黏度從1370mPa·s降至659mPa·s，屈服應力τ0減小，漲塑性增強。隨制漿溫度的升高，酚水水煤漿的表觀黏度先減小后增大，流動性指數(shù)n不斷減小后急劇增大，在55℃時有表觀粘度減小最低值為487mPa·s，n為1.0613。采用Turbiscan Lab分散穩(wěn)定儀研究酚水水煤漿體系發(fā)現(xiàn)，隨靜置時間的延長，顆粒開始團聚，發(fā)生沉降，清液層高度增大，穩(wěn)定性系數(shù)增大，漿體穩(wěn)定性變差，不同分散劑摻量及不同制漿濃度的體系有較大不同。
【關(guān)鍵詞】：水煤漿分散劑 竹漿黑液 酚水 流動性 吸附
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TQ536
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 主要符號表14-16
• 第一章 緒論16-36
• 1.1 木質(zhì)素的概述16-24
• 1.1.1 木質(zhì)素的應用研究18-20
• 1.1.2 造紙黑液的來源及主要成分20-23
• 1.1.3 造紙黑液的綜合利用現(xiàn)狀23-24
• 1.2 水煤漿技術(shù)的研究進展24-31
• 1.2.1 水煤漿技術(shù)的發(fā)展及存在問題25-26
• 1.2.2 酚水水煤漿的應用26-28
• 1.2.3 水煤漿吸附分散作用機理的研究進展28-31
• 1.3 木質(zhì)素類水煤漿分散劑的應用31-33
• 1.4 本文研究意義及主要研究內(nèi)容33-36
• 1.4.1 研究背景和意義33-34
• 1.4.2 本文的主要研究內(nèi)容34-35
• 1.4.3 本文的創(chuàng)新點35-36
• 第二章 實驗技術(shù)與測試方法36-47
• 2.1 實驗原料與試劑、主要實驗儀器及反應裝置36-37
• 2.1.1 實驗原料與試劑36
• 2.1.2 主要實驗儀器36-37
• 2.1.3 主要反應裝置37
• 2.2 樣品分析方法37-39
• 2.2.1 竹漿黑液樣品分析37-39
• 2.2.2 酚水樣品分析39
• 2.3 竹漿黑液及分散劑的結(jié)構(gòu)特征測試39-43
• 2.3.1 紫外吸收光譜（UV）測試40
• 2.3.2 紅外吸收光譜（IR）測試40
• 2.3.3 凝膠滲透色譜（GPC）測試40
• 2.3.4 特性粘度的測定40-41
• 2.3.5 元素分析測試41
• 2.3.6 官能團含量的測定41-43
• 2.3.6.1 磺酸基含量的測定41-42
• 2.3.6.2 羧基和酚羥基含量的測定42-43
• 2.3.7 核磁共振（1H-NMR）測試43
• 2.4 水煤漿的制備和性能測試43-45
• 2.4.1 煤粉的制備43
• 2.4.2 煤樣的工業(yè)分析43
• 2.4.3 煤粉的粒度分布43-44
• 2.4.4 水煤漿的制備44
• 2.4.5 水煤漿流動性的測定44
• 2.4.6 水煤漿表觀粘度及流變性的測定44-45
• 2.4.7. 水煤漿穩(wěn)定性的測定45
• 2.5 煤/水界面性能測試45-47
• 2.5.1 分散劑在煤/水界面吸附性能測試45-46
• 2.5.2 煤粒及分散劑表面電位的測定46
• 2.5.3 溶液在煤粒表面接觸角的測定46-47
• 第三章 竹漿木質(zhì)素系水煤漿分散劑的制備47-62
• 3.0 引言47
• 3.1 竹漿黑液樣品分析47-48
• 3.2 竹漿木質(zhì)素系水煤漿分散劑的制備48-51
• 3.2.1 反應溶液的濃度對磺化產(chǎn)物性能的影響48-49
• 3.2.2 亞硫酸鈉用量對磺化產(chǎn)物性能的影響49-50
• 3.2.3 不同竹漿黑液量對磺化產(chǎn)物性能的影響50-51
• 3.3 竹漿造紙黑液與木質(zhì)素分散劑的分子結(jié)構(gòu)表征51-55
• 3.3.1 紫外光譜分析51
• 3.3.2 紅外光譜分析51-53
• 3.3.3 元素分析53
• 3.3.4 凝膠色譜分析53-54
• 3.3.5 官能團含量的測定54-55
• 3.3.6 核磁光譜分析55
• 3.4 竹漿黑液木質(zhì)素水煤漿分散劑的制漿性能55-60
• 3.4.1 分散劑摻量的影響56-57
• 3.4.2 制漿用水pH的影響57
• 3.4.3 制漿溫度的影響57-58
• 3.4.4 電解質(zhì)的影響58-59
• 3.4.5 表面活性劑的影響59-60
• 3.5 本章小結(jié)60-62
• 第四章 木質(zhì)素分散劑在煤粒表面的吸附作用機理62-82
• 4.0 引言62
• 4.1 木質(zhì)素分散劑在煤粒表面的吸附動力學研究62-72
• 4.1.1 木質(zhì)素分散劑在煤粒表面的吸附動力學63-66
• 4.1.2 制漿條件對吸附動力學的影響66-72
• 4.2 木質(zhì)素分散劑在煤粒表面的吸附等溫線研究72-75
• 4.3 木質(zhì)素分散劑在煤粒表面的吸附作用力研究75-80
• 4.3.1 pH值對吸附等溫線的影響76-77
• 4.3.2 無機鹽對吸附等溫線的影響77-79
• 4.3.3 尿素對吸附等溫線的影響79-80
• 4.4 本章小結(jié)80-82
• 第五章 木質(zhì)素系高效分散劑在陶瓷廠酚水水煤漿中的應用82-101
• 5.0 引言82
• 5.1 酚水樣品分析82-84
• 5.2 酚水水煤漿用竹漿木質(zhì)素分散劑的制備84-87
• 5.2.1 分子量的影響84-85
• 5.2.2 磺化度的影響85-86
• 5.2.3 助劑的影響86-87
• 5.3 木質(zhì)素分散劑對酚水水煤漿流變性能的影響87-92
• 5.3.1 分散劑摻量的影響88-90
• 5.3.2 制漿溫度的影響90-92
• 5.4 木質(zhì)素分散劑對酚水水煤漿穩(wěn)定性能的影響92-99
• 5.4.1 制漿濃度的影響93-96
• 5.4.2 分散劑摻量的影響96-99
• 5.5 本章小結(jié)99-101
• 結(jié)論與展望101-103
• 參考文獻103-114
• 攻讀博士/碩士學位期間取得的研究成果114-115
• 致謝115-116
• 附件116

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王柱勇;我國兩座大型水煤漿廠建成出漿[J];煤炭工程;1992年07期

2 王柱勇,王中江;中國水煤漿廠建設(shè)概況[J];潔凈煤技術(shù);1999年02期

3 ;250kt/a水煤漿廠工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)通過鑒定[J];潔凈煤技術(shù);2000年01期

4 陳家s

本文編號：443398