水煤浆分散剂

水煤浆分散剂是指在煤水浆中添加的表面活性剂。能使煤粒稳定地分散在水中，长时间不产生分层和沉淀。常用的表面活性剂有磺酸盐型分离子表面活性剂(如木质素磺酸盐茶磺酸盐、烯基磺酸盐等)、聚氧乙烯刑非离了表面活性剂、水溶性高分一f聚合物以及阴离子表面活性列与非离子表面活性剂的复配物。

分散剂的作用机理煤的结构十分复杂，主体是多环芳香核，芳香核的化学性质不活泼，具有疏水性。芳香核上有数量不等的侧链，容易氧化成含氧官能闭，如羧基、羰基、醌基、羟基和酚羟基等官能团，这些官能团极性较强，导致煤局部亲水。同时，煤中还含有部分矿物质，这些矿物质大多具有一定极性。总体来看，煤的表面是强烈疏水的，局部有一定的亲水性。因此．煤在水中的润湿性较差，也就是说煤粒不能均匀地分散在水中。制备水煤浆的煤粉粒度很小，平均粒度多数在50μm以下，有极大的比表面，界面自由能很高，在水中的热力学稳定性差，很容易白发地通过疏水表面彼此聚结成团，使得煤粒和水不能密切结合成为浆体，在较高浓度时只会形成膏状结构。

水煤浆分散剂是一种可以促进煤粒在水中均匀分散的化学药剂。水煤浆作为浆体燃料，要求具有良好的流变性，所以分散剂还应有降低浆体黏度的作用。因此水煤浆分散剂的主要作用是分散和降黏。1

作用机理水煤浆分散剂作用机理，可以从以下三个方面来解释。

(一)润湿分散作用

在水煤浆制备过程中，煤粒完全浸没往水中，同气界面消失，产生固液界面，也就是说煤粒能否被水所润湿是制备水煤浆的先决条件：煤表面具有强烈的疏水性，不能被水所润湿。水煤浆分散剂具有双亲结构，作用基团一端呈极性，表现为亲水；而另一端为非极性，表现为亲油、疏水。分散剂分子疏水基团与煤表面的苯环、萘环或其他芳香环等疏水基团作用，而亲水基团则朝向水，导致煤粒容易通过吸附的分散剂的亲水基团与极性的水分子作用，使煤粒能在水中润湿。由此可见，煤粒表面吸附分散剂后，其润湿性提高，这由使用分散剂后煤粒的接触角变小加以证实。

(二)静电斥力分散作用

DLVO理论认为，胶体颗粒是相互吸引还是相互排斥取决于颗粒间的静电排斥力和范德瓦耳斯力的综合效应。一般情况下外界因素不会对范德瓦耳斯力产生影响，但颗粒问的静电排斥力却受溶液环境影响较大。溶液中的离子浓度，特别是高价金属离子浓度增加，将压缩双电层厚度，使∈电位降低。颗粒间的静电-H}斥力位能迅速降低，胶体分散体系容易失稳而产生聚结。

利用DLVO理论来解释水煤浆分散剂的作用机理在国外颇为流行，有的学者甚至认为颗粒的车电位提高到-50 mV，水煤浆的流动性将变好。大量的研究证实，提高∈电位有利于改善水煤浆的流动性，反之则有利于水煤浆的稳定性。

对于离子型水煤浆分散剂，不但能改变煤的表面亲水性，同时还能提高煤的车电位，增加煤粒间的静电排斥力，促进煤粒更好地分散在水中。但事实上由于工业用水和煤中的可溶性矿物质的溶出离子，使得水煤浆中含有Mg-2、Ca2+等高价金属离子。这些离子对于降低煤的表面电位十分明显，即使有水煤浆分散剂作用，也不能使煤粒表面维持高的毒电位。从这一点来说，尽管水煤浆分散剂可能提高煤粒表面亭电位，但在外加离子的作用下，其∈电位不能维持。可见，静电排斥力可促进煤粒在水中分散，但绝不是决定性的作用。

(三)空间位阻与熵斥力分散作用

空间位阻作用是指颗粒表面吸附高分子分散剂后，在其表面形成一吸附层，致使颗粒问产生空间阻隔作用，当颗粒彼此相互接近时，吸附层的空问障碍阻止了颗粒的继续接近，防止颗粒聚结。熵斥力分散作用是指当具有一定吸附层的颗粒相互接近时，若未发生重叠，颗粒间不发生作用，彼此重叠时，由于吸附层中的高分子物质运动的自由度受到妨碍．吸附分子的熵减少，体系会自发地向增加熵方向发展，使颗粒有再次分开的倾向。1

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学