Page 117 - 《精细化工》2020年第12期

第 12 期 张光华，等: 两种不同羧酸单体的两性聚羧酸盐水煤浆分散剂的制备及性能对比 ·2479·

表 3 不同分散剂在榆林煤表面吸附层厚度
Table 3 Adsorption film thickness of different dispersants on
the surface of Yulin coal
煤样 电子结合能/eV 峰面积/cps 吸附层厚度/nm
榆林原煤 100.3 4933.2 —
榆林煤(PASD) 100.8 3384.6 1.58
榆林煤(PASAD) 100.8 2961.1 2.14
榆林煤(PASID) 100.9 2683.4 2.56

2.7 煤粒表面 Zeta 电位的测定
图 7 水煤浆的流变特性拟合图 煤粒表面的 Zeta 电位是评价煤粒在水中分散效
Fig. 7 Fitting chart of rheological properties of coal water
slurry 果的一个重要指标，煤粒表面 Zeta 电位绝对值越大，
说明其分散得越好 [14] 。不同分散剂对煤粒表面 Zeta
2.6 吸附膜厚度 电位的影响，见图 9。榆林煤未使用分散剂时，煤粒
图 8 为榆林煤吸附分散剂前后 XPS 元素扫描全 表面均为负电性。随着 3 种分散剂用量的增大，Zeta
谱图（a）和 Si 2p 精细 XPS 谱图（b）。因为所合 电位的绝对值迅速变大，说明煤样表面均与分散剂
成的 3 种分散剂中无 Si 元素，煤粒中含有 Si 元素， 产生吸附作用。当分散剂用量达到一定值时，Zeta
故用 Si 作为特征元素计算不同分散剂在榆林煤的吸 电位绝对值变化量较小，此时吸附已接近平衡。由
[9]
附层厚度 。由于分散剂在煤粒表面的吸附作用，使 图 9 可知，PASD 可使榆林煤 Zeta 电位值由–20.8 mV
Si 2p 光电子的谱峰较原煤有明显减弱，对相应峰面 变化到–28.1 mV，含有丙烯酸的 PASAD 可达到
积进行积分处理，计算出煤粒表面分散剂的吸附层 –29.6 mV，含有衣康酸的 PASID 可达到–32.4 mV，
厚度，见表 3。由表 3 可知，PASD 在榆林煤的吸附层 变化幅度最大，这也解释了 PASID 在榆林煤上具有
厚度为 1.58 nm，而含有羧酸单体的 PASAD、PASID 更为明显的分散降黏效果。
在榆林煤上吸附层厚度分别可达到 2.14、2.56 nm。

图 9 不同分散剂对煤粒表面 Zeta 电位的影响
Fig. 9 Effect of different dispersants on Zeta potential of
coal particle surface

2.8 不同分散剂在煤粒表面的吸附等温线
测定 25 ℃下，3 种分散剂（DMDAAC 用量 6%）
煤粒表面的吸附量，吸附等温线如图 10 所示。由图
10 可知，随着分散剂质量浓度的增加，煤粒对分散
剂吸附量先增大后趋于平稳。
采用 Langmuir 等温吸附模型和 Freundlich 等温
吸附模型的线性表达式（公式 6、7）对图 10 中的

图 8 榆林煤吸附不同分散剂前后的 XPS 元素扫描全谱 吸附等温线进行拟合，结果如表 4 所示。
图（a）和 Si 2p 精细 XPS 谱图（b） ρ e /Γ=ρ e /Γ∞+1/bΓ∞ （6）
Fig. 8 XPS element scan full spectra (a) and Si 2p fine （7）
XPS spectra (b) of Yulin coal before and after lnΓ=lnk+1/nlnρ e
adsorption of different dispersants 式中：Γ 为吸附量，mg/g；Γ∞为饱和吸附量，mg/g；