离子型表面活性剂对低阶煤润湿性的调控机制研究

作者：王成勇; 邢耀文; 夏阳超; 张锐; 王市委; 李吉辉; 桂夏辉

来源：煤炭学报, 2022, 1-9.

• 低阶煤
• 润湿性
• 表面活性剂
• 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。本文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（C_(10)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~(＋)(CH_(3))_(3)和SDBS的-SO_(3)~(－)基团的Mulliken电荷分别为-0.415 e、0.483 e和-0.69 e；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~(＋)(CH_(3))_(3)与-COO~(－)作用区域的电荷比未吸附前-COO~(－)的电荷减少了-0.341 e，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。

• 单位
  六盘水师范学院; 中国矿业大学（北京）; 中国矿业大学