离子型表面活性剂对低阶煤润湿性的调控机制

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(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-0.415e,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^(+)(CH_(3))_(3)与-COO^(-)作用区域的电荷比未吸附前-COO^(-)的电荷减少了-0.341e,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。