煤炭学报

作者：王成勇, 邢耀文, 夏阳超, 张锐, 王市委, 李吉辉, 桂夏辉,

关键词：表面活性剂, 低阶煤, 润湿性, 傅里叶变换红外光谱, 密度泛函理论,

表面的强亲水性制约了低阶煤(LRC)的加工和利用，而表面活性剂吸附是调控 LRC 润湿 性的有效方法之一。 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、接触角测定和密度泛函理论(DFT)计算探 究了阴离子型表面活性剂和阳离子型表面活性剂对 LRC 表面润湿性的调控机制。 阴离子型表面 活性剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，阳离子型表面活性剂为十烷基三甲基溴化铵(C10 TAB)、十二 烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。 研究结果表明:表面活性剂对 LRC 润湿性的调控效果主要受表面活性剂亲水基电荷分布、疏水基长度和药剂吸附量的影响。 表面活 性剂亲水基的电荷分布影响了吸附的难易程度，在水相中，电离后 LRC 的—COO-、DTAB 的 —N+(CH3)3和 SDBS 的—SO-3 基团的 Mulliken 电荷分别为-0.415e，0.483e 和-0.69e;DTAB 与 LRC 间的相互作用能为负(-345.36 kJ/ mol)，而 SDBS 与 LRC 间的相互作用能为正(14.88 kJ/ mol)，说 明阳离子型表面活性剂更易吸附于LRC表面。 —N+(CH3)3与—COO-作用区域的电荷比未吸附 前—COO- 的电荷减少了-0.341e，正电荷的亲水基与 LRC 表面负电荷相互中和，减弱了亲水位点 的亲水性。 表面活性剂疏水基的长度越长越有利于对亲水位点的覆盖，润湿性调控效果越好。 当 表面活性剂初始浓度过大时，将导致吸附量过量，上层表面活性剂的亲水基与水接触，对亲水性的 减弱不利。

来源：2022年第8期

《煤炭学报》期刊编辑部

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