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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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浮选捕收剂分子与煤炭表面微观黏附作用

作者(Author):

  • 夏阳超
  • 桂夏辉
  • 邢耀文
  • 曹亦俊

作者单位:

  • 1.中国矿业大学 国家煤加工与洁净化工程技术研究中心
  • 2.郑州大学 化工学院

关键词:

  • 煤炭
  • 浮选捕收剂
  • 单分子力谱测试
  • 黏附
  • 摘要
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浮选油性捕收剂的使用是实现煤炭高效浮选分离回收的重要途径然而从微观层面直接测 试捕收剂分子与煤炭表面的黏附作用的研究目前鲜有报到。 本研究采用原子力显微镜单分子力谱 测试(AFM-SMFS)、DLVO/ EDLVO 理论及密度泛函理论(DFT)计算分析了非极性烷基捕收剂极 性羧基捕收剂在低阶煤/高阶煤表面的黏/脱附力学及界面吸附行为。 在亲水表面RCH3探针在接 近过程中始终表现为排斥作用而 RCOOH 改性探针与表面有微弱的跳入黏附现象在远离过程中 RCOOH 探针产生的脱附力大于 RCH探针产生的脱附力表明极性羧基捕收剂与亲水表面黏附较 牢固。 DLVO 理论可以拟合亲水体系力曲线范德华力为引力作用静电斥力支配相互作用过程。 在疏水表面RCH及 RCOOH 探针在接近过程中均先出现排斥作用再发生跳入黏附在远离过程 中 RCH探针产生的脱附力大于 RCOOH 探针产生的脱附力表明非极性烷基捕收剂与疏水表面黏 附牢固。 EDLVO 理论可以拟合疏水体系力曲线静电力始终为排斥力疏水力始终为引力作用衰 减长度是决定疏水力大小的核心参数RCH与疏水表面间的衰减长度明显大于 RCOOH 与疏水表 面间的衰减长度。 DFT 计算发现低阶煤分子具有静电势极值点可与具有静电势极值点的极性羧 基捕收剂通过氢键等作用发生黏附而非极性烷基捕收剂只能通过疏水烃链吸附在低阶煤的芳香 结构上。 非极性烷基捕收剂不能覆盖低阶煤的含氧位点而极性羧基捕收剂可以覆盖低阶煤的含 氧位点。 高阶煤表面强疏水特性导致非极性烷基捕收剂极易吸附在其表面而具有负静电势极值 点的极性羧基捕收剂不易吸附。 研究结果从微纳尺度明晰了典型捕收剂分子在煤炭表面上的微观 界面黏附作用可为浮选捕收剂的筛选设计提供理论借鉴


夏阳超,桂夏辉,邢耀文,等.浮选捕收剂分子与煤炭表面微观黏附作用[J].煤炭学报,2022,47(12):4526-4534.
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