一种煤颗粒表面覆膜提高煤电解制腐植酸收率的方法技术

本发明专利技术属于煤化工技术领域，提供了一种煤颗粒表面覆膜提高煤电解制腐植酸收率的方法，解决了煤电化学氧化腐植酸收率低的问题。煤颗粒表面被表面活性剂十二烷基磺酸铁覆盖形成亲水膜层悬浮于氢氧化钾溶液中，由于亲水膜层的存在，改善了煤颗粒表面亲水性，有效提高了电流强度，并使产物腐植酸更容易与煤颗粒分离，从而提高煤电化学氧化制取腐植酸的收率。从而提高煤电化学氧化制取腐植酸的收率。从而提高煤电化学氧化制取腐植酸的收率。

【技术实现步骤摘要】
一种煤颗粒表面覆膜提高煤电解制腐植酸收率的方法


[0001]本专利技术属于煤化工
，具体涉及到设计一种煤颗粒表面覆膜技术和煤浆液电解氧化制取腐植酸


技术介绍

[0002]腐植酸是一种由芳香族及其多种官能团构成的高分子有机酸，占土壤和水圈生态体系中总有机质的50％～80％，被看作是一种绿色友好的大分子有机物，而广泛用于农业、林业、化工业、建材、医药卫生和环保等各个领域，受到了广泛的关注和应用。
[0003]我国是煤炭大国，在我国探明煤炭资源中，低阶煤占59％，其中有90％以上用作发电、工业锅炉和民用燃料直接燃烧。近年来，国家和企业迫切需要发展具有高效、低耗和经济的低阶煤利用技术。以煤氧化为手段，利用氧化性基团切断煤大分子，直接制备具有高附加值的化学品，是煤炭清洁、高效、分质利用的有效途径。
[0004]煤氧化可分为化学氧化和电化学氧化，由于化学氧化过程中会产生大量废水，在日益严格的环保要求下逐渐淡出了人们的视线。煤的电化学氧化，具有操作条件温和、设备要求简单、节省能耗、工艺流程简单等优势，符合绿色生产概念，是最有潜力的煤氧化技术之一。目前，煤氧化制备腐植酸普遍存在氧化效率低，腐植酸收率不高的问题。
[0005]针对现有煤电化学氧化技术不足，本专利技术提供了一种煤颗粒表面覆膜技术应用到电解煤浆中来解决煤电化学氧化腐植酸收率低的问题。

技术实现思路

[0006]针对现技术的不足，本专利技术提供了一种煤颗粒表面覆膜提高煤制取腐植酸收率的方法。此方法为煤颗粒表面可以被表面活性剂十二烷基磺酸铁[Fe(DDS)3]覆盖形成亲水膜层悬浮于阳极电解液(氢氧化钾)溶液中，由于亲水膜层的存在，可有效提高电流强度，并使产物腐植酸更容易与煤颗粒分离，从而提高煤电化学氧化制取腐植酸的收率。
[0007]本专利技术的技术方案：
[0008]一种煤颗粒表面覆膜提高煤电解制腐植酸收率的方法，步骤如下：
[0009](1)制备十二烷基磺酸铁：将摩尔比3：1的十二烷基苯磺酸钠和硝酸铁添加到水中进行混合，控制硝酸铁的浓度为0.013g/mL；70℃恒温搅拌，生成的沉淀经过抽滤及多次水洗后，进行重结晶，干燥得到十二烷基磺酸铁；
[0010](2)将煤样粉碎至200目以下；用环己烷溶解步骤1得到的十二烷基磺酸铁，得到成膜溶液，成膜溶液中十二烷基磺酸铁的浓度为0.002～0.01g/ml；将煤样浸泡在成膜溶液中，浸泡1～3h之后进行过滤干燥制得处理后煤样；
[0011](3)将步骤(2)中制得的处理后煤样加入到浓度5～15wt.％的氢氧化钾溶液中制得水煤浆溶液，水煤浆溶液中处理后煤样的浓度为30g/L～75g/L，超声处理后加入到阳极池中；阴极池加入与阳极相同浓度的氢氧化钾溶液，然后装好电极，同时打开磁力搅拌器搅拌煤浆液，用循环水泵保持电解池的温度。
[0012](4)打开电化学工作站进行反应，反应过程选用恒电压电化学测试方法。
[0013](5)反应结束后，将煤浆液进行抽滤、离心、酸化、过滤、干燥得到腐植酸，称取腐植酸重量计算得到腐植酸收率。
[0014]步骤(2)用于煤样1制备水煤浆的表面活性剂用量为煤样质量的0.1％，用于煤样2制备水煤浆的表面活性剂用量为煤样质量的0.5％。
[0015]步骤(3)中所用的电极是各种材质和材料的电极，包含但不限于本专利所举实施例中使用的阴极铂电极和阳极镍电极；其中温度为40～60℃；煤浆浓度为30g/L～75g/L(以干燥无灰基为基准)；时间为2～6h。
[0016]步骤(5)中腐植酸收率计算公式：(以干燥无灰基为基准)
[0017]Y
i
＝(m
i
÷
m)
×
100％
[0018]式中：m代表煤样质量，i代表腐植酸质量。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020](1)提供了一种煤颗粒表面覆膜技术，使煤颗粒表面形成亲水膜层，有效改善煤颗粒表面在氢氧化钾溶液中的分散效果。
[0021](2)该亲水性膜可以改善煤颗粒的亲水性，在相同反应条件下，覆膜后比覆膜前煤的氧化电流有很大幅度增加，提高了电流效率。
[0022](3)覆膜后，由于腐植酸的亲水性，使得腐植酸更容易穿过膜层脱离煤颗粒表面，进入阳极液KOH中，形成腐植酸钾，最终提高腐植酸的收率。腐植酸更易脱离，也使得更多的煤颗粒表面暴露，有利于煤氧化进行。
附图说明
[0023]图1为本专利技术所使用的电化学反应器示意图。
[0024]图2为煤样1覆膜前后的i
‑
t曲线。
[0025]图3为煤样1覆膜前后的i
‑
t曲线。
[0026]图4为煤样2覆膜前后的i
‑
t曲线。
[0027]图5为煤样2覆膜前后的i
‑
t曲线。
[0028]图中：1
‑
数据显示系统；2
‑
CHI760D电化学工作站；3
‑
CHI680大电流放大器；4
‑
水浴加热器；5
‑
集气袋；6
‑
工作电极；7
‑
参比电极；8
‑
对电极；9
‑
液态盐桥；10
‑
阳极室；11
‑
阴极池；12
‑
离子交换膜；13
‑
磁力搅拌子；14
‑
磁力揽拌器；15
‑
排气管；16
‑
循环水管。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实例对本专利技术进行进一步详细说明，但本专利技术并不局限于具体实施例。
[0030]采用上述提供的一种煤颗粒表面覆膜提高煤电解制腐植酸收率的方法，
[0031]实验使用的煤样性质如表1所示。由表中数据可知煤样1为长焰煤，煤样2属于褐煤。
[0032]表1煤样的工业分析
[0033][0034]注：*为差减法得到
[0035]实施例1
[0036]以H型玻璃电解池为反应装置，在阴极加入150mL、10wt.％氢氧化钾溶液，在阳极加入200mL制备的50g/L水煤浆溶液，通过水浴控制反应温度60℃，0.8V恒压电解，电解时间为6h。覆膜前后恒压电解得到的i
‑
t曲线如图2所示。
[0037]电解结果如表1所示，相同反应条件下覆膜后腐植酸的收率比覆膜前增加了绝对百分比1.89％，增加了相对百分比113.85％。
[0038]表1：煤样1覆膜前后电解得到的腐植酸收率
[0039]序号阳极煤样腐植酸收率(％)150g/L煤样1覆膜前1.66250g/L煤样1覆膜后3.55
[0040]实施例2
[0041]以H型玻璃电解池为反应装置，在阴极加入150mL、10wt.％氢氧化钾溶液，在阳极加入200mL制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤颗粒表面覆膜提高煤电解制腐植酸收率的方法，其特征在于，步骤如下：(1)制备十二烷基磺酸铁：将摩尔比3：1的十二烷基苯磺酸钠和硝酸铁添加到水中进行混合，控制硝酸铁的浓度为0.013g/mL；70℃恒温搅拌，生成的沉淀经过抽滤及多次水洗后，进行重结晶，干燥得到十二烷基磺酸铁；(2)将煤样粉碎至200目以下；用环己烷溶解步骤1得到的十二烷基磺酸铁，得到成膜溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：关珺，张轩轩，何德民，范玉强，张秋民，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：