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在水煤浆制备过程中,常加入水煤浆分散剂的作用? 1. 分散剂的作用机理 1) 提高煤表面的亲水性 分散剂是一种可促进分散相(水煤浆中的煤粒)在分散介质(水煤浆中的水)中均匀分散的化学药剂。煤炭主体是非极性的碳氢化合物,属疏水性物质。煤炭的润湿性可按水在其表面的接触角大小分成四等。按触角为零者,称强亲水性煤炭;小于 40°者称弱水性煤炭;40°~90°者,称疏水性煤炭;超过90°者称强疏水性煤炭。各种煤炭的表面均显疏水性。 另外,水的表面张力大,煤炭表面张力小,只有降低水的表面张力,增大煤炭表面张力,减少固液间的界面张力,才能达到充分湿润;煤粒表面即使湿润,其巨大的比表面积也会促使它们聚集到一块,无法分散均匀。 制浆用分散剂都是一些两亲的表面活性剂,一端是由碳氢化合物构成的非极性的亲油基,另一端是亲水的极性基,非极性的疏水端极易与碳氢化合物的煤炭表面结合,吸附在煤粒表面上,将另一端亲水基朝外引入水中。极性基的强亲水性使煤粒的表面由疏水转化为亲水,可形成一层水化膜。有效降低水的表面张力和提高煤粒表面的表面张力,使润湿接触角降至50度以下。借水化膜将煤粒隔离开,减少煤粒间的阻力,从而达到降低黏度的作用。 试验表明,分散剂应有很好的水溶性,但并非对煤的润湿性越好,降黏效果越佳。润湿剂、渗透剂能使煤粒变得极为亲水(接触角等于零),但不能作水煤浆分散剂使用。 (2) 增强煤粒间的静电斥力 著名的dlvo理论认为,胶体颗粒稳定分散的先决条件是颗粒间的静电斥力超过颗粒间的范氏引力。离子型分散剂除能改善煤表面的亲水性外,还能增强其静电斥力,进一步促使煤粒分散于水介质中。 尽管人们十分重视静电斥力对煤粒分散悬浮的稳定作用,有些人甚至认为分散剂的主要作用在于改变煤粒的表面电性,认为滑动面与溶液内部间的电位差,即电动电位达到-50mv 时,水煤浆就有所希望的流动性和稳定性,但大量的研究表明,提高电位差电位值有利于改善水煤浆的流动性,反之则有益于提高其稳定性,但都起不了决定作用。空间隔离位阻效应更有实际意义。 (3) 空间隔离位阻效应 水化膜中的水与体系中的“自由水”不同,它因受到表面电场的吸引而呈定向排列。当颗粒相互靠近时,水化膜受挤压变形,引力则力图恢复原来的定向,这样就使水化膜表现出一定的弹性,使煤粒均匀分散且颗粒表面的分散剂且有一定的厚度,当两个带吸附层的颗粒相互重叠时,由于吸附层分散剂分子运动的自由度受到阻碍,吸附分子的熵减少,因为体系的熵总是自发地向增加方向发展,所以颗粒有再次分开的倾向,避免颗粒聚集。 当分散剂为大分子时,被吸附分子有长的亲水链,在煤表面形成三维水化膜,当颗粒相互接近时,产生较强的排斥力,导致煤粒分散悬浮。该斥力即为空间隔离位阻或立体障碍。 总之,高效水煤浆分散剂的特点是有效地吸附在煤表面,提高煤的亲水性,并能在煤表面形成双电层和立体障碍。 2. 常用分散剂 分散剂按离解与否可分为离子型与非离子型两大类。离子型又可按电荷的属性分为阴离子型、阳离子型和两性型三类。两性型是指当溶液呈碱性时显示阴离子特性,呈酸性时显示阳离子特性。阴离子、非离子、阳离子、及两性分散剂的国际价格比为 1:2:3:4。制浆分散剂多选择阴离子型。阴离子型分散剂主要有萘磺酸盐、木质素磺酸盐、磺化腐值酸盐、聚羧酸系等 有很多文章你可以下载看看。 另外,水的表面张力大,煤炭表面张力小,只有降低水的表面张力,增大煤炭表面张力,减少固液间的界面张力,才能达到充分湿润;煤粒表面即使湿润,其巨大的比表面积也会促使它们聚集到一块,无法分散均匀。 制浆用分散剂都是一些两亲的表面活性剂,一端是由碳氢化合物构成的非极性的亲油基,另一端是亲水的极性基,非极性的疏水端极易与碳氢化合物的煤炭表面结合,吸附在煤粒表面上,将另一端亲水基朝外引入水中。极性基的强亲水性使煤粒的表面由疏水转化为亲水,可形成一层水化膜。有效降低水的表面张力和提高煤粒表面的表面张力,使润湿接触角降至50度以下。借水化膜将煤粒隔离开,减少煤粒间的阻力,从而达到降低黏度的作用。 试验表明,分散剂应有很好的水溶性,但并非对煤的润湿性越好,降黏效果越佳。润湿剂、渗透剂能使煤粒变得极为亲水(接触角等于零),但不能作水煤浆分散剂使用。 (2) 增强煤粒间的静电斥力 著名的dlvo理论认为,胶体颗粒稳定分散的先决条件是颗粒间的静电斥力超过颗粒间的范氏引力。离子型分散剂除能改善煤表面的亲水性外,还能增强其静电斥力,进一步促使煤粒分散于水介质中。 尽管人们十分重视静电斥力对煤粒分散悬浮的稳定作用,有些人甚至认为分散剂的主要作用在于改变煤粒的表面电性,认为滑动面与溶液内部间的电位差,即电动电位达到-50mv 时,水煤浆就有所希望的流动性和稳定性,但大量的研究表明,提高电位差电位值有利于改善水煤浆的流动性,反之则有益于提高其稳定性,但都起不了决定作用。空间隔离位阻效应更有实际意义。 (3) 空间隔离位阻效应 水化膜中的水与体系中的“自由水”不同,它因受到表面电场的吸引而呈定向排列。当颗粒相互靠近时,水化膜受挤压变形,引力则力图恢复原来的定向,这样就使水化膜表现出一定的弹性,使煤粒均匀分散且颗粒表面的分散剂且有一定的厚度,当两个带吸附层的颗粒相互重叠时,由于吸附层分散剂分子运动的自由度受到阻碍,吸附分子的熵减少,因为体系的熵总是自发地向增加方向发展,所以颗粒有再次分开的倾向,避免颗粒聚集。 当分散剂为大分子时,被吸附分子有长的亲水链,在煤表面形成三维水化膜,当颗粒相互接近时,产生较强的排斥力,导致煤粒分散悬浮。该斥力即为空间隔离位阻或立体障碍。查看更多
缓蚀剂的分类及主要用途? 缓蚀剂定义和分类   以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时,可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物,因此缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。它的用量很小(0.1%~1%),但效果显著。这种保护金属的方法称缓蚀剂保护。缓蚀剂用于中性介质(锅炉用水、循环冷却水)、酸性介质(除锅垢的盐酸,电镀前镀件除锈用的酸浸溶液)和气体介质(气相缓蚀剂)。   缓蚀剂有多种分类方法,可从不同的角度对缓蚀剂分类。   (1)根据产品化学成分,可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂。   ①无机缓蚀剂 无机缓蚀剂主要包括铬酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、锌盐等。   ②有机缓蚀剂 有机缓蚀剂主要包括膦酸(盐)、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等一些含氮氧化合物的杂环化合物。   ③聚合物类缓蚀剂 聚合物类缓蚀剂只要包括聚乙烯类,poca,聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。   (2)根据缓蚀剂对电化学腐蚀的控制部位分类,分为阳极型缓蚀剂,阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。   ① 阳极型缓蚀剂 阳极型缓蚀剂多为无机强氧化剂,如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐等。它们的作用是在金属表面阳极区与金属离子作用,生成氧化物或氢氧化物氧化膜覆盖在阳极上形成保护膜。这样就抑制了金属向水中溶解。阳极反应被控制,阳极被钝化。硅酸盐也可归到此类,它也是通过抑制腐蚀反应的阳极过程来达到缓蚀目的的。   阳极型缓蚀剂要求有较高的浓度,以使全部阳极都被钝化,一旦剂量不足,将在未被钝化的部位造成点蚀。   ②阴极型缓蚀剂 抑制电化学阴极反应的化学药剂,称为阴极型缓蚀剂。   锌的碳酸盐、磷酸盐和氢氧化物,钙的碳酸盐和磷酸盐为阴极型缓蚀剂。阴极型缓蚀剂能与水中、与金属表面的阴极区反应,其反应产物在阴极沉积成膜,随着膜的增厚,阴极释放电子的反应被阻挡。在实际应用中,由于钙离子、碳酸根离子和氢氧根离子在水中是天然存在的,所以只需向水中加入可溶性锌盐或可溶性磷酸盐。   ③混合型缓蚀剂 某些含氮、含硫或羟基的、具有表面活性的有机缓蚀剂,其分子中有两种性质相反的极性基团,能吸附在清洁的金属表面形成单分子膜,它们既能在阳极成膜,也能在阴极成膜。阻止水与水中溶解氧向金属表面的扩散,起了缓蚀作用,巯基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺等属于此类缓蚀剂。   (3)根据生成保护膜的类型分类   除了中和性能的水处理剂,大部分水处理用的缓蚀剂的缓蚀机理是在与水接触的金属表面形成一层将金属和水隔离的金属保护膜,以达到缓蚀目的。根据缓蚀剂形成的保护膜的类型,缓蚀剂可分为氧化膜型、沉积膜型和吸附膜型缓蚀剂。   ①氧化膜型缓蚀剂 铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、正磷酸盐、硼酸盐等均被看作氧化膜型缓蚀剂。铬酸盐和亚硝酸盐都是强氧化剂,无需水中溶解氧的帮助即能与金属反应,在金属表面阳极区形成一层致密的氧化膜。其余的几种,或因本身氧化能力弱,或因本身并非氧化剂,都需要氧的帮助才能在金属表面形成氧化膜。由于这些氧化膜型缓蚀剂是通过阻抑腐蚀反应的阳极过程来达到缓蚀的,这些阳极缓蚀剂能在阳极与金属离子作用形成氧化物或氯氧化物。沉积覆盖在阳极上形成保护膜,以铬酸盐为例,它在阳极反应形成cr(oh)3和fe(oh)3,脱水后成为cro3和fe2o3的混合物(主要是γ-fe2o3)在阳极构成保护膜。因此有时又被称作阳极型缓蚀剂或危险型缓蚀剂,因为它们一旦剂量不足(单独缓蚀时,处理1l水,所需剂量往往高达几百、甚至过千毫克)就会造成点蚀,使本来不太严重的腐蚀问题,反而变得更加严重。氯离子、高温及高的水流速都会破坏氧化膜,故在应用时,要根据工艺条件,适当改变缓蚀剂的浓度。硅酸盐也可粗略地归到这一类里来,因为它主要也是通过阻抑腐蚀反应的阳极过程来达到缓蚀的。但是,它不是通过与金属铁本身、而可能是由二氧化硅与铁的腐蚀产物相互作用,以吸附机制来成膜的。   ②沉淀膜型缓蚀剂 锌的碳酸盐、磷酸盐和氢氧化物,钙的碳酸盐和磷酸盐是最常见的沉淀膜型缓蚀剂。由于它们系由锌、钙阳离子与碳酸根、磷酸根和氢氧根阴离子在水中、于金属表面的阴极区反应而沉积成膜,所以又被称作阴极型缓蚀剂。阴极缓蚀剂能与水中有关离子反应,反应产物在阴极沉积成膜;以锌盐为例,它在阴极部位产生zn(oh)2沉淀,起保护膜的作用。锌盐与其他缓蚀剂复合使用可起增效作用,在有正磷酸盐存在时,则有zn3(po4)2或(zn,fe)3(po4)2沉淀出来并紧紧粘附于金属表面,缓蚀效果更好。在实际应用中,由于钙离子、碳酸根和氢氧根在水中是天然地存在的,一般只需向水中加入可溶性锌盐(例如:硝酸锌、硫酸锌或氯化锌,提供锌离子)或可溶性磷酸盐(例如:正磷酸钠或可水解为正磷酸钠的聚合磷酸钠,提供磷酸根),因此,通常就把这些可溶性锌盐和可溶性磷酸盐叫作沉积膜型缓蚀剂或阴极型缓蚀剂。这样,可溶性磷酸盐(包括聚合磷酸盐)就既是氧化膜型缓蚀剂,又是沉积膜型缓蚀剂。另外,一些含磷的有机化合物,如有机磷酸(盐)、有机磷酸酯和有机磷羧酸,也可归到这类缓蚀剂中,大约与其最终能水解为正磷酸盐不无关系。由于沉淀型缓蚀膜没有和金属表面直接结合,而且是多孔的,往往出现在金属表面附着不好的现象,缓蚀效果不如氧化型膜。   ③吸附膜型缓蚀剂 吸附膜型缓蚀剂多为有机缓蚀剂,它们具有极性基因,可被金属的表面电荷吸附,在整个阳极和阴极区域形成一层单分子膜,从而阻止或减缓相应电化学的反应。如某些含氮、含硫或含羟基的、具有表面活性的有机化合物,其分子中有两种性质相反的基团;亲水基和亲油基。这些化合物的分子以亲水基(例如,氨基)吸附于金属表面上,形成一层致密的憎水膜,保护金属表面不受水腐蚀。牛脂胺、十六烷胺和十八烷胺等这些被称作“膜胺”的胺类,就是水处理中常见的吸附膜型缓蚀剂。巯基苯并噻唑、苯并三唑和甲基苯并三唑这些唑类,是有色金属(尤其是铜)的理想缓蚀剂。它们虽然与铜金属本身作用成膜,但与上述典型的氧化膜型缓蚀剂不同,不是通过氧化,而是通过与金属表面的铜离子形成络合物,以化学吸附成膜的。当金属表面为清洁或活性状态时,此类缓蚀剂能形成缓蚀效果令人满意的吸附膜。但如果金属表面有腐蚀产物或有垢沉积的情况下,就很难形成效果良好的缓蚀膜,此时可适当加入少量表面活性剂,以帮助此类缓蚀剂成膜。   由于缓蚀剂的缓蚀机理在于成膜,故迅速在金属表面上形成一层密而实的膜,乃获得缓蚀成功之关键。为了迅速,水中缓蚀剂的浓度应该足够高,等膜形成后,再降至只对膜的破损起修补作用的浓度;为了密实,金属表面应十分清洁,为此,成膜前对金属表面进行化学清洗除油、除污和除垢,是必不可少的步骤。查看更多
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简介
职业: -
学校:广东技术师范学院 - 自动化系
地区:上海市
个人简介:生活有度,人生添寿。查看更多
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