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壳聚糖基絮凝剂絮凝高岭土的动力学及絮体结构
2025年
开发多活性位点绿色高效絮凝剂对构建低絮凝剂用量的高效固液分离过程、实现选矿废水高效处理与循环回用具有重要意义.本文为考察天然阳离子型线性高分子壳聚糖接枝阳离子型聚丙烯酰胺(Chi-g-CPAM)的絮凝性能,改变引发剂质量分数将壳聚糖、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵通过紫外引发水溶液聚合法进行接枝共聚,合成了分子结构不同的Chi-g-CPAM,使用石英晶体微天平(QCM-D)研究了其在SiO2芯片表面的吸附行为和后继原位絮凝高岭土的动力学,分析了絮体结构变化;并采用动力学方程拟合以揭示絮凝机理;最后进行了絮凝剂沉降性能试验.结果表明,长支链可增强絮凝剂对高岭土的架桥网捕作用,加快沉降;接枝率越高则有助于降低上清液浊度.引发剂质量分数为0.10%所合成的Chi-g-CPAM支链相对多而长,在SiO2芯片表面平衡吸附量最大,为(–11.68±0.40)Hz,吸附的第Ⅰ、Ⅱ阶段K值分别为0.1814和0.5054,吸附构象趋于向外伸展,后继所絮凝高岭土量少且絮体结构疏松,架桥、网捕和电中和作用协同使其在沉降试验中表现的沉降速率最大(12.18 m·h–1),上清液浊度最低(13 NTU).支链多而长的Chi-g-CPAM絮凝高岭土的过程复杂,准一级、准二级动力学和Elovich方程对其拟合效果均较好.引发剂质量分数为0.15%和0.05%时,对应所合成支链多而短、支链少而短的Chi-gCPAM在SiO2表面呈扁平的“列车式”吸附构象,架桥和网捕能力低,絮凝沉降性能差.多活性官能团絮凝剂的分子结构影响其在矿物表面的吸附构象,是决定其絮凝性能的关键因素之一.本研究对选矿大分子药剂的分子结构设计具有重要意义.
肖婷邹文杰余可馨段旭琴张志军徐瑞景
关键词:壳聚糖絮凝剂石英晶体微天平絮凝动力学
Facile synthesis of hierarchical NaX zeolite from natural kaolinite for efficient Knoevenagel condensation被引量:2
2024年
Zeolite catalysts have found extensive applications in the synthesis of various fine chemicals.However,the micropores of zeolites impose diffusion limitations on bulky molecules,greatly reducing the catalytic efficiency.Herein,we explore an economic and environmentally friendly method for synthesizing hierarchical NaX zeolite that exhibits improved catalytic performance in the Knoevenagel condensation reaction for producing the useful fine chemical 2-cyano-3-phenylacrylate.The synthesis was achieved via a low-temperature activation of kaolinite and subsequent in-situ transformation strategy without any template or seed.Systematic characterizations reveal that the synthesized NaX zeolite has both intercrystalline and intra-crystalline mesopores,smaller crystal size,and larger external specific surface area compared to commercial NaX zeolite.Detailed mechanism investigations show that the inter-crystalline mesopores are generated by stacking smaller crystals formed from in-situ crystallization of the depolymerized kaolinite,and the intra-crystalline mesopores are inherited from the pores in the depolymerized kaolinite.This synthesis strategy provides an energy-saving and effective way to construct hierarchical zeolites,which may gain wide applications in fine chemical manufacturing.
Wen XiaoPeng DongChan WangJingdong XuTiesen LiHaibo ZhuTinghai WangRenwei XuYuanyuan Yue
Elucidating the enhancement of kaolinite flotation by iron content through density functional theory: A study on sodium oleate adsorption efficiency
2024年
This study delves into the intricate relationship between iron(Fe)content in kaolinite and its impact on the adsorption behavior of sodium oleate.The effects of different iron concentrations on adsorption energy,hydrogen bond kinetics and adsorption efficiency were studied through simulation and experimental verification.The results show that the presence of iron in the kaolinite structure significantly improves the adsorption capacity of sodium oleate.Kaolinite samples with high iron content have better adsorption properties,lower adsorption energy levels and shorter and stronger hydrogen bonds than pure kaolinite.The optimal concentration of oleic acid ions for achieving maximum adsorption efficiency was identified as 1.2 mmol/L across different kaolinite samples.At this concentration,the adsorption rates and capacities reach their peak,with Fe-enriched kaolinite samples exhibiting notably higher flotation recovery rates.This optimal concentration represents a balance between sufficient oleic acid ion availability for surface interactions and the prevention of self-aggregation phenomena that could hinder adsorption.This study offers promising avenues for optimizing the flotation process in mineral processing applications.
Lingyun LiuChuilei KongHongyu ZhaoFangqin Lu
高岭石浮选分离研究进展
2024年
高岭石作为常见的伴生黏土矿物,因其独特的吸附特性会干扰浮选分离的效果,因此,研究高岭石浮选表面作用机理和不同高岭石体系的浮选分离对改善目的矿物浮选效果有着重要作用,本文通过研究者针对高岭石的最新研究,详细阐述了组合捕收剂协同增效的具体机制和原理,主要从煤系及非煤系高岭石的分选方面分别展开。针对浮选药剂在不同高岭石体系中的应用,系统研究高岭石表面与水分子及药剂的作用。针对现有研究的不足,提出建立理论计算与分析表征相结合的捕收剂间协同增效机制研究平台,发展新的分析表征技术,加强药剂间促溶、促分散等方面的基础研究,建立对应的构效关系,并使用大数据、机器学习和人工智能,本文研究将对高岭石与目的矿物浮选分离的研究有着重要意义。
付博刘欢李雪薇王锦柯叶尔生·扎玛什苏振新
关键词:高岭石浮选水化脱泥
金属阳离子与絮凝剂对高岭石沉降的影响研究
2024年
针对尾矿水中微细粒高岭石沉降困难的问题,使用尾矿水中常见的金属阳离子(Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)和Mg^(2+))作为混凝剂,阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)作为絮凝剂进行混凝后的絮凝试验。结果表明,在p H值为中性,矿浆质量浓度为30 g/L条件下,K+最佳浓度为0.6 mol/L,Ca^(2+)最佳浓度为0.08 mol/L,CPAM用量为30 mg/L,沉降效果最佳。采用zeta电位测试、傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试和接触角测试揭示金属阳离子的作用机理,与一价离子相比,二价离子具有更好的效果,二价离子能够更大幅度降低颗粒表面的zeta电位绝对值,减少颗粒表面羟基官能团,增大颗粒表面疏水性。CPAM能够显著提高沉降速率,但会导致较高的浊度,当金属阳离子与CPAM结合使用时,沉降速率和上清液浊度均呈现出较优的效果。
张晋霞张梦飞牛福生程泽红
关键词:尾矿水高岭石絮凝剂
高岭石基面润湿性的分子模拟研究
2024年
高岭石是油气储层中一种常见的黏土矿物,其润湿性与油气的开采率密切相关。为了研究高岭石的润湿性,通过分子动力学和蒙特卡洛模拟方法,利用Materials Studio软件计算高岭石的羟基面和硅氧面在不同温度下的润湿性。结果表明:羟基面中的氢原子和水中的氧原子之间形成了大量较强的氢键,使得羟基面的润湿性较硅氧面更强;羟基面和硅氧面的润湿性均随温度的升高而降低,即降低温度可以改善高岭石的润湿性,从而提高油气的开采率。
张雅怡
关键词:高岭石润湿性分子模拟
酸性体系下高岭土的絮凝沉降行为
2024年
在处理含细泥、高硅有色金属矿物时,常出现沉降速率慢、固液分离难等问题,不利于后续的萃取-电积过程,从而影响生产的正常运转。为解决酸浸矿浆中除硅难的问题,本工作以-2000目(6.5μm)高岭土为原料,探究了细粒高岭土在酸性体系下的絮凝沉降行为。结果表明,聚丙烯酰胺(PAM)对高岭土的絮凝性能强于聚乙二醇(PEO)。助凝剂聚苯乙烯磺酸钠(PSS)可以进一步提高絮凝效果,PAM和PEO与100 g/t PSS配合使用时絮凝作用最佳;而单宁酸(TA)的助凝效果不明显;利用聚焦光束反射测量(FBRM)发现,絮凝过程中产生絮团的大小与用药量呈正相关,但絮团越大,抗剪切能力越弱,且絮团的破坏过程是不可逆的;Zeta电位表明,PSS能够有效降低其表面电位,这是高岭土能够在酸性体系下絮凝的主要机理。
俞新煌李世淇展鑫磊郭宝邓荣东蒋开喜谢洪珍
关键词:高岭土絮凝沉降助凝剂
煤系高岭岩物化性质及可选性研究
2024年
从煤矸石中回收煤系高岭岩产品,可减少资源浪费,减轻环保压力。对准格尔旗地区含高岭岩成分煤矸石进行取样分析,获得了煤系高岭岩的基本特性;通过筛分实验评价,分析了煤系高岭岩的粒度特性;通过XRF分析、浮沉实验得出:分选密度应设定在2.10 g/cm^(3),对应的分选密度±0.1质量分数为25.68%,可选性为较难选物料;通过煤系高岭岩中有价成分SiO_(2)、Al_(2)O_(3)分布特性研究,得出:密度2.1 g/cm^(3)~2.4 g/cm^(3)范围内样品高岭岩成分较单一且结构紧凑,按照能谱图特征,品相接近高岭岩。
徐虎彪
关键词:煤系高岭岩煤矸石粒度特性可选性
阳离子型絮凝剂片段在高岭石表面的吸附机理研究
2024年
采用密度泛函理论(DFT)研究了3种不同结构的阳离子聚丙烯酰胺片段(EA、EMA、EAA)在高岭石表面的吸附机理。通过Mulliken布局分析、电子密度差以及吸附原子态密度对吸附体系的成键性质和相互作用类型进行了分析。结果表明,三种阳离子聚丙烯酰胺片段在高岭石(001)Si一O端面吸附能均要大于其在高岭石(001)Al一O端面的吸附能,主要吸附在高岭石(001)Si—O端面,三种阳离子聚丙烯酰胺片段在高岭石表面的吸附能大小顺序为EA>EAA>EMA,经过Mulliken电荷和态密度分析,三种阳离子聚丙烯酰胺片段在高岭石(001)Si一O端面吸附主要为氢键。
刘连平刘崇峻李伟涛张立峰吴桂叶卢通马艳红刘慧南王涛
关键词:氢键DFT
超细高岭石纳米片制备参数及片层结构优化
2024年
高岭石纳米片作为一种2D纳米材料,原料廉价易得,在涂料、生物医药以及复合材料等领域的需求日益增加。本研究采用一种新颖的二甲基亚砜(DMSO)插层–球磨剥片–超声分散–微波干燥工艺,成功制备出晶形完整、片层薄、比表面积大的高岭石纳米片,DMSO插层和球磨剥片优化参数为:插层温度66℃、插层时间400 min、DMSO和H2O的体积比为30:3、球磨时间3.1 h、球磨转速300 r·min^(–1)、六偏磷酸钠添加量0.22 g,该条件下制得超细高岭石纳米片平均粒径为0.77μm。X射线衍射、Fourier变换红外光、比表面积、扫描电子显微镜和原子力显微镜表征分析显示DMSO分子与高岭石内表面羟基成键,而球磨剥片后保持了高岭石的基本晶体结构,超细高岭石纳米片层厚降低至15 nm左右,片层分布均匀且晶形保持良好,比表面积扩大到原来的近3倍(9.28~26.62 m^(2)·g^(–1))。DMSO插层高岭石可以在保持高岭石基本晶形的同时显著降低其层间作用力,低速球磨使高岭石片层分离的同时保持了完整的片层结构。
王雪松赵雪淞张雨涵张婷王力恒靳荟怡
关键词:高岭石插层纳米片

相关作者

胡岳华
作品数:960被引量:3,262H指数:32
供职机构:中南大学
研究主题:浮选 捕收剂 铝土矿 矿物浮选 浮选分离
戴肖南
作品数:32被引量:120H指数:7
供职机构:齐鲁工业大学
研究主题:高岭土 流变性 触变性 PH值 类水滑石
王淀佐
作品数:393被引量:2,907H指数:28
供职机构:北京有色金属研究总院
研究主题:浮选 选矿 浮游选矿 黄铁矿 硫化矿
查庆芳
作品数:157被引量:593H指数:15
供职机构:中国石油大学(华东)化学工程学院重质油国家重点实验室
研究主题:中间相沥青 沥青 沥青树脂 活性炭 石油焦
陈颖
作品数:564被引量:631H指数:13
供职机构:广东工业大学
研究主题:冷凝器 流道 相变材料 纳米流体 微流控