【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于表面活性剂和表面改性，具体涉及一种提高低阶煤疏水性的表面活性剂及其制备方法和在水煤浆中的应用。
技术介绍
1、随着上个世纪70年代，全球出现石油危机，石油资源日益减少与人类生活对能源的需求日渐增加形成鲜明矛盾，导致油价上涨，世界各国开始研究水煤浆代油的技术，并不断致力于提高水煤浆的成浆性。我国低阶煤的储量丰富，低阶煤具有价格低廉、反应活性高等优点，以低阶煤制备水煤浆具有重要的现实意义。然而低阶煤表面含有大量的亲水性基团，亲水性较强，使得低阶煤水煤浆中结合水含量较高，浆体粘度大，浓度低。因此，对低阶煤进行提质改性，进而制备高质量水煤浆，是促进低阶煤资源开发利用有效的重要技术手段。
2、低阶煤的提质改性是指用化学、物理、机械等方法对煤粉表面进行处理，有目的地改变煤粉表面的物化性质。物理改性一般选用于价格低廉的沥青、煤油、石蜡等具有较大粘度的液体，操作简单，但改性剂的用量较大，改性盲目，无选择性吸附。机械热压改性，对压力和温度要求较高，工业应用成本高。化学改性，工序较多且能耗大。
3、因此，针对现有的低阶煤的提质改性方法存在的改性剂的用量较大，无选择性吸附，工业应用成本高，工序较多且能耗大的技术问题，有必要开发一种提高低阶煤疏水性的表面活性剂，通过物理吸附在低阶煤表面，提高低阶煤的疏水性，进而提高低阶煤水煤浆的浓度。且能减少表面活性剂的用量，降低工业应用成本。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种提高低阶煤疏水性
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术公开了一种提高低阶煤疏水性的表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：将三乙烯四胺、氢氧化钠及溶剂i混合，升温至50～60℃，加入溴代烷烃，再次升温搅拌反应，经旋蒸、重结晶、抽滤、洗涤和干燥，得到中间产物i；
5、s2：将碳酸二甲酯，溶剂ⅱ和步骤s1得到的中间产物i混合，经搅拌反应，旋蒸、重结晶、抽滤、洗涤和干燥，得到提高低阶煤疏水性的表面活性剂。
6、优选地，步骤s1中，三乙烯四胺：氢氧化钠：溶剂i：溴代烷烃的质量比为1：(0.5～0.7)：(20～30)：(7～8)。
7、优选地，步骤s1中，再次升温搅拌反应的温度为80～90℃，时间为6～8h；溶剂i为乙醇和异丙醇中的任意一种；溴代烷烃为溴代十二烷、溴代十四烷和溴代十六烷中的任意一种。
8、优选地，步骤s2中，中间产物i：碳酸二甲酯：溶剂ⅱ的质量比为1：(3～5)：(0.1～0.2)。
9、优选地，步骤s2中，搅拌反应的温度为110～130℃，时间为7～9h；溶剂ⅱ为甲醇、正丙醇和正丁醇中的任意一种。
10、本专利技术还公开了上述制备方法制得的提高低阶煤疏水性的表面活性剂。
11、本专利技术还公开了上述提高低阶煤疏水性的表面活性剂制得的高疏水性低阶煤，该提高低阶煤疏水性的表面活性剂通过物理吸附提高高疏水性低阶煤的疏水性，提高低阶煤疏水性的表面活性剂的质量百分数为0.5％～0.8％。
12、优选地，该高疏水性低阶煤的制备方法包括：将低阶煤与提高低阶煤疏水性的表面活性剂的水溶液搅拌均匀，经抽滤，烘干，得到高疏水性低阶煤。
13、优选地，低阶煤为褐煤、长焰煤、不粘煤和次烟煤中的任意一种；搅拌条件为常温搅拌2～3h。
14、本专利技术还公开了上述提高低阶煤疏水性的表面活性剂在制备水煤浆中的应用。
15、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
16、本专利技术公开了一种提高低阶煤疏水性的表面活性剂的制备方法，先将三乙烯四胺、氢氧化钠及溶剂i混合，升温反应后，加入溴代烷烃，再次升温搅拌反应，使溴代烷烃的长碳链接枝到三乙烯四胺的伯胺和仲胺上；经旋蒸、重结晶、抽滤、洗涤和干燥，得到中间产物i；中间产物i的叔胺结构为下一步季胺化提供条件；再将碳酸二甲酯，溶剂ⅱ和中间产物i混合，溶剂ⅱ的添加提高了碳酸二甲酯的反应活性；经搅拌反应，旋蒸、重结晶、抽滤、洗涤和干燥，得到提高低阶煤疏水性的表面活性剂；该制备过程中溴代烷烃的长碳链被接枝到三乙烯四胺的伯胺和仲胺上，形成多疏水长碳链的结构；部分季胺化反应赋予表面活性剂多个季胺阳离子的结构，多个季胺阳离子与低阶煤表面的阴离子含氧官能团能形成强烈的吸附，增强了低阶煤表面的疏水性。与其他低阶煤表面改性方式相比，本提高低阶煤疏水性的表面活性剂用量少，工业应用成本低，经过吸附后低阶煤的疏水性得到有效提高。
17、本专利技术还公开了上述制备方法制得的提高低阶煤疏水性的表面活性剂，该表面活性剂具有多个季胺阳离子的结构，多个季胺阳离子与低阶煤表面的阴离子含氧官能团能形成强烈的吸附，能够增强低阶煤表面的疏水性。
18、本专利技术还公开了上述提高低阶煤疏水性的表面活性剂制得的高疏水性低阶煤，提高低阶煤疏水性的表面活性剂通过物理吸附提高低阶煤的疏水性，提高低阶煤疏水性的表面活性剂的质量百分数为0.5％～0.8％；提高低阶煤疏水性的表面活性剂含有多个季胺阳离子的结构，多阳离子与低阶煤表面的阴离子含氧官能团能形成强烈的吸附，增强了低阶煤表面的疏水性。
19、本专利技术还公开了上述提高低阶煤疏水性的表面活性剂在制备水煤浆中的应用；该提高低阶煤疏水性的表面活性剂能够提高制得的高疏水性低阶煤的疏水性，接触角由67.0°上升至102.6°；可进一步提高低阶煤水煤浆的成浆性能，经过本专利技术制得的提高低阶煤疏水性的表面活性剂改性后，褐煤水煤浆得最大成浆浓度提升至63.71％，流型为b，3天后的穿透率为77.25％，仅存在轻微软沉淀；长焰煤水煤浆最大成浆浓度提升至64.24％，流型为b，3天后的穿透率为76.52％，仅存在轻微软沉淀；不粘煤水煤浆最大成浆浓度提升至66.91％，流型为b，3天后的穿透率为80.81％，仅存在轻微软沉淀；次烟煤水煤浆最大成浆浓度提升至69.32％，流型为a，3天后的穿透率为81.42％，仅存在轻微软沉淀。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种提高低阶煤疏水性的表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的提高低阶煤疏水性的表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述三乙烯四胺：氢氧化钠：溶剂I：溴代烷烃的质量比为1：(0.5～0.7)：(20～30)：(7～8)。
3.根据权利要求1所述的提高低阶煤疏水性的表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述再次升温搅拌反应的温度为80～90℃，时间为6～8h；所述溶剂I为乙醇和异丙醇中的任意一种；所述溴代烷烃为溴代十二烷、溴代十四烷和溴代十六烷中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的提高低阶煤疏水性的表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述中间产物I：碳酸二甲酯：溶剂Ⅱ的质量比为1：(3～5)：(0.1～0.2)。
5.根据权利要求1所述的提高低阶煤疏水性的表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述搅拌反应的温度为110～130℃，时间为7～9h；所述溶剂Ⅱ为甲醇、正丙醇和正丁醇中的任意一种。
6.权利要求1～5任意一项所述制备方法制得的提高低阶煤疏
7.采用权利要求6所述的提高低阶煤疏水性的表面活性剂制得的高疏水性低阶煤，其特征在于，所述提高低阶煤疏水性的表面活性剂通过物理吸附提高高疏水性低阶煤的疏水性，所述提高低阶煤疏水性的表面活性剂的质量百分数为0.5％～0.8％。
8.根据权利要求7所述的高疏水性低阶煤，其特征在于，所述高疏水性低阶煤的制备方法包括：将低阶煤与所述提高低阶煤疏水性的表面活性剂的水溶液搅拌均匀，经抽滤，烘干，得到高疏水性低阶煤。
9.根据权利要求8所述的高疏水性低阶煤，其特征在于，所述低阶煤为褐煤、长焰煤、不粘煤和次烟煤中的任意一种；所述搅拌条件为常温搅拌2～3h。
10.权利要求6所述的提高低阶煤疏水性的表面活性剂在制备水煤浆中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种提高低阶煤疏水性的表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的提高低阶煤疏水性的表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述三乙烯四胺：氢氧化钠：溶剂i：溴代烷烃的质量比为1：(0.5～0.7)：(20～30)：(7～8)。
3.根据权利要求1所述的提高低阶煤疏水性的表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述再次升温搅拌反应的温度为80～90℃，时间为6～8h；所述溶剂i为乙醇和异丙醇中的任意一种；所述溴代烷烃为溴代十二烷、溴代十四烷和溴代十六烷中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的提高低阶煤疏水性的表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述中间产物i：碳酸二甲酯：溶剂ⅱ的质量比为1：(3～5)：(0.1～0.2)。
5.根据权利要求1所述的提高低阶煤疏水性的表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述搅拌反应的温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：张康，董晓昱，张艺璇，王晨，杨晓武，代方方，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。