Влияние солевого состава воды на свойства водоугольных суспензий
Исследовано влияние солевого состава воды и модификации поверхности угля под действием анионных и катионных ПАВ, окислителей (KMnO₄, H₂O₂ ) и выщелачивателей (HF) на электроповерхностные и реологические свойства водоугольных суспензий. Определено влияние катионного и анионного состава воды на свойст...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Химия и технология воды |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130667 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние солевого состава воды на свойства водоугольных суспензий / А.С. Макаров, Р.Е. Клищенко, В.А. Завгородний, Е.В. Макарова // Химия и технология воды. — 2011. — Т. 33, № 6. — С. 601-611. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-130667 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Макаров, А.С. Клищенко, Р.Е. Завгородний, В.А. Макарова, Е.В. 2018-02-18T19:04:39Z 2018-02-18T19:04:39Z 2011 Влияние солевого состава воды на свойства водоугольных суспензий / А.С. Макаров, Р.Е. Клищенко, В.А. Завгородний, Е.В. Макарова // Химия и технология воды. — 2011. — Т. 33, № 6. — С. 601-611. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0204-3556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130667 544.77 Исследовано влияние солевого состава воды и модификации поверхности угля под действием анионных и катионных ПАВ, окислителей (KMnO₄, H₂O₂ ) и выщелачивателей (HF) на электроповерхностные и реологические свойства водоугольных суспензий. Определено влияние катионного и анионного состава воды на свойства водоугольных дисперсий и установлено, что основную роль при стабилизации водоугольных дисперсий играет структурно-механический фактор. Досліджено вплив солевого складу і модифікації поверхні вугілля під дією аніонних та катіонних поверхнево-активних речовин, окислювачів (KMnO₄, H₂O₂) і вилуговувачів (HF) на електроповерхневі властивості водовугільних суспензій. Визначено вплив катіонного та аніонного складу води на властивості водовугільних дисперсій, та встановлено, що основну роль при стабілізації водовугільних дисперсій відіграє структурно-механічний фактор. The paper dedicated to study of both salt composition and surface modification by use of anionic/cationic surfactants, oxidizing (KMnO₄, H₂O₂) and leaching reagents (HF) on the electric surface properties of the coal-aqueous suspensions based is done. The influence of both cationic/anionic species on the ions properties of coal-aqueous dispersions is established. It is stated, that both structural/mechanical factors plays general role for stability of coalaqueous dispersions in polyelectrolyte solut ions. ru Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України Химия и технология воды Физическая химия процессов обработки воды Влияние солевого состава воды на свойства водоугольных суспензий Effect of salt composition of the waters on the properties of the coal-aqueous suspensions Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние солевого состава воды на свойства водоугольных суспензий |
| spellingShingle |
Влияние солевого состава воды на свойства водоугольных суспензий Макаров, А.С. Клищенко, Р.Е. Завгородний, В.А. Макарова, Е.В. Физическая химия процессов обработки воды |
| title_short |
Влияние солевого состава воды на свойства водоугольных суспензий |
| title_full |
Влияние солевого состава воды на свойства водоугольных суспензий |
| title_fullStr |
Влияние солевого состава воды на свойства водоугольных суспензий |
| title_full_unstemmed |
Влияние солевого состава воды на свойства водоугольных суспензий |
| title_sort |
влияние солевого состава воды на свойства водоугольных суспензий |
| author |
Макаров, А.С. Клищенко, Р.Е. Завгородний, В.А. Макарова, Е.В. |
| author_facet |
Макаров, А.С. Клищенко, Р.Е. Завгородний, В.А. Макарова, Е.В. |
| topic |
Физическая химия процессов обработки воды |
| topic_facet |
Физическая химия процессов обработки воды |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Химия и технология воды |
| publisher |
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Effect of salt composition of the waters on the properties of the coal-aqueous suspensions |
| description |
Исследовано влияние солевого состава воды и модификации поверхности угля под действием анионных и катионных ПАВ, окислителей (KMnO₄, H₂O₂ ) и выщелачивателей (HF) на электроповерхностные и реологические свойства водоугольных суспензий. Определено влияние катионного и анионного состава воды на свойства водоугольных дисперсий и установлено, что основную роль при стабилизации водоугольных дисперсий играет структурно-механический фактор.
Досліджено вплив солевого складу і модифікації поверхні вугілля під дією аніонних та катіонних поверхнево-активних речовин, окислювачів (KMnO₄, H₂O₂) і вилуговувачів (HF) на електроповерхневі властивості водовугільних суспензій. Визначено вплив катіонного та аніонного складу води на властивості водовугільних дисперсій, та встановлено, що основну роль при стабілізації водовугільних дисперсій відіграє структурно-механічний фактор.
The paper dedicated to study of both salt composition and surface modification by use of anionic/cationic surfactants, oxidizing (KMnO₄, H₂O₂) and leaching reagents (HF) on the electric surface properties of the coal-aqueous suspensions based is done. The influence of both cationic/anionic species on the ions properties of coal-aqueous dispersions is established. It is stated, that both structural/mechanical factors plays general role for stability of coalaqueous dispersions in polyelectrolyte solut ions.
|
| issn |
0204-3556 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130667 |
| citation_txt |
Влияние солевого состава воды на свойства водоугольных суспензий / А.С. Макаров, Р.Е. Клищенко, В.А. Завгородний, Е.В. Макарова // Химия и технология воды. — 2011. — Т. 33, № 6. — С. 601-611. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT makarovas vliâniesolevogosostavavodynasvoistvavodougolʹnyhsuspenzii AT kliŝenkore vliâniesolevogosostavavodynasvoistvavodougolʹnyhsuspenzii AT zavgorodniiva vliâniesolevogosostavavodynasvoistvavodougolʹnyhsuspenzii AT makarovaev vliâniesolevogosostavavodynasvoistvavodougolʹnyhsuspenzii AT makarovas effectofsaltcompositionofthewatersonthepropertiesofthecoalaqueoussuspensions AT kliŝenkore effectofsaltcompositionofthewatersonthepropertiesofthecoalaqueoussuspensions AT zavgorodniiva effectofsaltcompositionofthewatersonthepropertiesofthecoalaqueoussuspensions AT makarovaev effectofsaltcompositionofthewatersonthepropertiesofthecoalaqueoussuspensions |
| first_indexed |
2025-11-25T15:53:21Z |
| last_indexed |
2025-11-25T15:53:21Z |
| _version_ |
1850517241005604864 |
| fulltext |
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, №6 601
МАКАРОВ А.С., КЛИЩЕНКО Р.Е., ЗАВГОРОДНИЙ В.А., МАКАРОВА Е.В., 2011
УДК 544.77
ВЛИЯНИЕ СОЛЕВОГО СОСТАВА ВОДЫ НА СВОЙСТВА
ВОДОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ
А.С. Макаров, Р.Е. Клищенко, В.А. Завгородний,
Е.В. Макарова
Институт коллоидной химии и химии воды
им. А.В.Думанского НАН Украины, г. Киев
Поступила 11.07.2011 г.
Исследовано влияние солевого состава воды и модификации поверхности угля
под действием анионных и катионных ПАВ, окислителей (KMnO4 , H2O2 ) и
выщелачивателей (HF) на электроповерхностные и реологические свойства
водоугольных суспензий. Определено влияние катионного и анионного состава
воды на свойства водоугольных дисперсий и установлено, что основную роль
при стабилизации водоугольных дисперсий играет структурно-механический
фактор.
Ключевые слова: антрацит, бурый уголь, водоугольные дисперсии, по-
верхностно-активные вещества, поверхностная модификация, сточные воды,
структурно-механический фактор, шахтные воды.
Введение. Одним из вариантов комплексного использования шахт-
ных и сточных вод является применение их для приготовления водоуголь-
ных дисперсий топливного назначения. Промышленные сточные воды
обычно содержат органические вещества, ПАВ, агрессивные окислите-
ли, кислоты и щелочи. Разнообразие компонентного и солевого состава,
а также большие объемы этих веществ делают их утилизацию затрудни-
тельной. При деминерализации и детоксикации вод требуются дорогос-
тоящие методы обратного осмоса, ионного обмена или электродиализа.
При этом агрессивные компоненты сточных вод интенсифицируют из-
нос аппаратуры вследствие коррозии [1]. Сброс недостаточно очищен-
ных вод повышает экологическую нагрузку на окружающую среду и
осложняет использование природных водоемов в качестве источников
промышленного и питьевого водоснабжения [2].
В то же время неочищенные воды можно использовать при изготов-
лении водоугольного топлива. При этом комплексно решается проблема
их утилизации и снижаются водозатраты на приготовление суспензии.
В настоящее время топливо на основе водоугольной суспензии (ВУС)
является одним из наиболее перспективных энергоносителей, особенно
602 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, № 6
в условиях намечающегося энергетического кризиса в Украине. ВУС дол-
жны обладать определенными характеристиками, определяющими ус-
пешное их использование в существующих тепло- и энергогенерирую-
щих установках. Наряду с такими важнейшими для топлива харак-
теристиками, как теплотворная способность, экономическая эффектив-
ность и экологическая безопасность существенное значение приобрета-
ет стабильность ВУС в течение определенного времени. Отличительной
особенностью водоугольных суспензий топливного назначения является
набор реологических показателей (текучесть, пластичность, напряжение
сдвига и др.), нежелательное изменение которых отрицательно сказыва-
ется на эксплуатационных свойствах ВУС.
Концентрация и солевой состав воды, используемой для приготовле-
ния водоугольных суспензий, оказывают существенное влияние на свой-
ства последних. Катионы и анионы, адсорбируясь на поверхности уголь-
ных частиц, изменяют их поверхностные свойства и электрокинетический
потенциал (-потенциал). Изменяется также характер образования про-
странственных структур при добавлении пластификаторов, стабилиза-
торов и диспергаторов. Контакт шахтных вод, содержащих агрессивные
компоненты, с углем может вызывать поверхностное окисление частиц
этого угля, что также должно учитываться при приготовлении водоуголь-
ной суспензии.
Цель данной работы – изучение влияния ряда электролитов на рео-
логические параметры ВУС, а также изменения свойств углей с модифи-
цированной под действием агрессивных реагентов поверхностью.
Стабильность суспензий определяется взаимодействием поверхнос-
ти угольных частиц с дисперсионной средой. Факторы, которые влияют
на взаимодействие твердой фазы с дисперсионной средой и, тем самым,
на условия получения стабильного текучего высококонцентрированного
топлива следующие: рН дисперсионной среды, химическая природа и
концентрация диспергирующих и стабилизирующих добавок, грануло-
метрический состав частиц угля и их электрокинетические свойства. По-
этому для получения стабильных водоугольных суспензий с высоким со-
держанием твердой фазы необходимо изучение физико-химических
характеристик системы (рН, ионная сила, температура дисперсионной
среды, химическая природа и концентрация стабилизирующих добавок),
определяющих поверхностный заряд частиц, который влияет на эффект
диспергирования частиц и их электростатического отталкивания при
механоактивации ВУС.
Оптимальным способом получения сведений о поверхностном заря-
де суспензий и его изменении под влиянием различных физико-хими-
ческих факторов является определение электрокинетических свойств
ВУС.
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, №6 603
В качестве объекта исследования использовали водоугольную сус-
пензию на основе низкозольного антрацита с содержанием твердой фазы
69%. В качестве стабилизирующих и диспергирующих добавок применя-
ли анионные полиэлектролиты на основе продуктов конденсации нафта-
линсульфокислоты с формальдегидом (дофен), лигносульфонаты натрия
(ЛСТNa) и кальция, а также добавки на основе акрилатных и поликар-
боксилатных сополимеров с различными функциональными группами.
В качестве модификаторов (окислителей и выщелачивателей) поверхно-
сти частиц применяли минеральные реагенты (HF, KMnO4, H2O2).
Электрокинетическое поведение водоугольных суспензий достаточ-
но сложно, поскольку поверхность угля представляет композитную сис-
тему из органической и минеральной составляющих непостоянного со-
става. Поверхностный заряд частиц угля возникает вследствие диссоциа-
ции функциональных групп (ОН, С=О, СООН, СОН), а также адсорбции
добавок из дисперсионной среды. Диссоциация функциональных групп
зависит от рН дисперсионной среды, поэтому основными потенциалоп-
ределяющими ионами для угля являются Н+ и ОН–. Количество функци-
ональных групп зависит как от вида угля, так и от степени окисленности
его поверхности. Кроме того, вклад в поверхностный заряд частиц угля
вносит и минеральная составляющая, представленная алюмосиликата-
ми, оксидами, сульфидами и др.
Поверхностное окисление частиц антрацита проводили при помощи
обработки 5%-ным раствором KMnO4 и 10%-ным раствором Н2О2 в ще-
лочной среде (рН>12). Для поверхностного выщелачивания использова-
ли 5%-ный раствор HF. В качестве органических добавок использовали
анионный полиэлектролит на основе продуктов конденсации нафталин-
сульфокислоты с формальдегидом, ЛСТNa отечественного производства,
а также катионное поверхностно-активное вещество (КПАВ) на основе
бензалкониум хлорида (MCB-50, производства "AKZO Nobel", Швеция).
Методика эксперимента. При проведении электрокинетических экс-
периментов использовали установку, схема которой приведена в [3, 4]. Ис-
следования изменения -потенциала различных образцов в диапазоне
рН от 4 до 10 (рис. 1) показали, что электроосмотический поток на-
правлен к катоду. Следовательно, заряд поверхности угольных частиц
в этом диапазоне рН имеет отрицательный знак. Изменения рН в сла-
бокислой и слабощелочной областях влияют на величину -потенциа-
ла незначительно. При использовании в качестве стабилизатора дофе-
на или смеси дофена с содой стабильно низкие значения -потенциала
сохраняются и при более высоких рН (до 10). При переходе в сильно-
кислую область (рН<2) наблюдается резкий рост электрокинетического
потенциала, который приобретает положительное значение из-за усиле-
ния диссоциации поверхностных карбоксильных и фенольных групп. Изо-
604 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, № 6
электрическая точка исследованных образцов при этом лежит в диапазоне
рН 3 – 4.
Рис. 1. Изменение -потенциала для различных систем на основе
антрацита как функция рН дисперсионной среды: 1 – антрацит и КПАВ;
2 – антрацит и HF; 3 – антрацит исходный; 4 – антрацит и дофен; 5 –
антрацит, дофен и Na2CO3 .
Кроме того, в сильнокислой среде возрастает диссоциация и минераль-
ной составляющей поверхности угля. Как известно, изоэлектрическая
точка для алюмосиликатов находится в диапазоне рН 1 – 2, а для образ-
цов графита соответствующее значение рН ~ 4. Для исследованных об-
разцов комбинирование этих факторов дает значения в указанном про-
межутке. Ожидается, что снижение содержания минеральной состав-
ляющей должно приводить к смещению точки нулевого заряда в область
повышения рН. Такая закономерность наблюдается на рис. 2 для образца
антрацита с поверхностью, выщелоченной раствором HF.
Использование отрицательно заряженных добавок типа дофена, из-
бирательно адсорбирующихся активными центрами поверхности антра-
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, №6 605
цита, позволяет резко снизить рост -потенциала как в сильнокислой,
так и в щелочной областях рН.
0
10
20
30
40
50
60
2 4 6 8 10 12
рН
-потенциал, мВ
1
2
Рис. 2. Изменение -потенциала в зависимости от рН дисперсионной
среды для образцов поверхностно-окисленного антрацита: 1– антрацит,
окисленный KMnO4; 2 – антрацит, окисленный Н2О2 .
Для определения влияния электролитов на реологические свойства
ВУС применяли набор неорганических солей, имитирующих состав ти-
пичных шахтных вод, с преобладанием хлоридов, сульфатов и гидрокар-
бонатов. Исследования влияния различных электролитов в присутствии
ЛСТNa (таблица), показали, что эффективность воздействия катионов и
анионов на снижение вязкости ВУС на основе бурого угля можно распо-
ложить в следующем порядке:
NH4
+ > Na+ > K+ > Li+ > Mg2+ > Al3+ > Fe3+ > Ca2+>
P3O10
5 -> PO4
3 > SiO3
2- > CO3
2-, NO3
-, NO2
- > SO4
2-,
SO3
2- > S2O3
2- > S2O5
2- > B4O7
2- > Cl- > Cr2O7
2-.
606 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, № 6
Влияние солевого состава воды на реологические свойства водоугольной
суспензии (Ст=50%), полученные при двустадийной механоактивации в
присутствии неорганических электролитов и ЛСТNa в соотношенни 1:9
Электролит
Коэффициент
динамической
вязкости, Пас
Статическое
напряжение
сдвига, Па
Стабильность
суспензии, сут
NaCl 0,86 7,76 5
Na2SO4 0,8 7,2 7
Na3PO4 0,9 8,1 7
Na2HPO4 0,66 5,97 8
Na2CO3 1,39 12,54 25
NaNO3 0,79 7,16 6
Na2SiO3 0,60 5,37 17
Na2B4O7 0,76 6,87 8
KCl 1,06 9,55 4
KBr 0,86 7,76 6
K2Сr2O7 1,46 13,13 5
NH4Cl 0,56 5,07 3
(NH4)2SO4 0,6 5,37 6
(NH4)2CO3 0,53 4,78 24
MgSO4 1,33 11,9 14
CaSO4 2,52 22,7 20
CaCl2 1,13 10,2 7
Результаты и их обсуждение. В ряду катионов наблюдается общая
тенденция повышения вязкости ВУС с ростом заряда катионов. Исклю-
чение составляют катионы Сa2+. Кальциевые соли являются хорошими
стабилизаторами суспензий на основе бурого угля. В ряду анионов наи-
более эффективно снижают вязкость ВУС фосфаты и силикаты. Карбо-
наты стабилизируют суспензию, сульфаты вызывают коагуляцию, а хло-
риды – агрегацию и потерю седиментационной устойчивости ВУС.
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, №6 607
Сильные электролиты, особенно хлориды щелочных и щелочно-зе-
мельных металлов, способствуют усилению контактов между частица-
ми угля, следствием чего является увеличение реологических парамет-
ров дисперсной системы.
В процессе хранения и транспортирования антрацита поверхность
последнего подвергается постепенному окислению в результате внешних
воздействий. При этом должно возрастать количество карбоксильных,
фенольных и других функциональных групп, в состав которых входит
кислород. Механизм окисления поверхности антрацита с образованием
дополнительных активных групп схематически представлен на рис.3.
Рис. 3. Схема поверхностного окисления антрацита под влиянием KMnO4
и Н2О2 ..
Окисление поверхности, ведущее к изменению поверхностного заря-
да, должно сопровождаться изменением реологических и электрокинети-
ческих свойств водоугольной суспензии. С целью изучения отличий в элек-
трокинетических свойствах водоугольных суспензий с разной степенью
окисленности поверхности антрацит обрабатывали щелочными раствора-
ми KMnO4 и Н2О2. Результаты электрокинетических экспериментов с окис-
ленными и неокисленными образцами приведены на рис. 2.
Деминерализация антрацита несколько снижает рост -потенциала,
очевидно, за счет уменьшения вклада минеральной составляющей в об-
щий скачок потенциала. На это указывают и вольтамперные характерис-
тики исходного и промытого раствором HF образцов (рис. 4). Большее
сопротивление промытого образца свидетельствует об уменьшении по-
верхностной электропроводности антрацита после удаления минераль-
ных составляющих со сравнительно высокой ионообменной емкостью.
Ввиду малого количества активных центров на поверхности природ-
ного антрацита поверхность образцов в окислительной среде модифи-
цировали для увеличения адсорбционной активности. В качестве окис-
608 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, № 6
лителей использовали 10%-ный раствор H2O2 в 5%-ном растворе NaOH
и 5%-ный раствор KMnO4 в 20%-ном растворе NaOH. Таким образом,
окисление проводили не термическим, а химическим путем. При дей-
ствии окисляющих агентов должна повышаться доля карбонильных и
карбоксильных активных центров на поверхности антрацита, и, соот-
ветственно, доля групп, которые могут формировать ДЭС благодаря их
диссоциации.
0
5
10
15
20
25
0 10 20 30 40 50
U, В
I ,мА
1 2 3 4
Рис. 4. Вольтамперные кривые исходного, поверхностно-окисленного и
поверхностно-выщелоченного образцов антрацита: 1 – антрацит и
KMnO4; 2 – антрацит и Н2О2; 3 – антрацит и HF; 4 – антрацит
исходный.
Химическое окисление поверхности антрацита значительно повы-
шает его поверхностную электропроводность, которая возрастает при-
мерно вдвое по сравнению с немодифицированным образцом (см. рис. 4).
При этом обработка KMnO4 является более эффективной, чем обработка
H2O2. Это связано как с несколько большим окислительным потенциа-
лом перманганата, так и с тем, что восстановление KMnO4 в слабоще-
лочной и нейтральной средах ведет к осаждению некоторого количества
высокополярных гидроксосоединений марганца на поверхности антра-
цита, что дает дополнительный вклад в адсорбционную активность об-
разца. При этом возрастает поверхностная электропроводность антра-
цита, которая существенно повышает суммарную электропроводность
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, №6 609
водоугольной суспензии (см. рис. 4). Удаление с поверхности антрацита
неорганической составляющей при обработке плавиковой кислотой, на-
оборот, снижает поверхностную электропроводность из-за уменьшения
количества активных центров, локализованных, в первую очередь, на
неорганических включениях.
Характер изменения -потенциала в зависимости от рН для образ-
цов антрацита в целом согласуется с данными работы [5], которые полу-
чены на образцах каменного угля с более низкой степенью метаморфиз-
ма. Можно отметить лишь несколько меньшие абсолютные значения
-потенциала для антрацита в сравнении с каменным углем других ма-
рок. Распределение -потенциала в зависимости от изменения рН для
алюмосиликатов схоже с таковым для каолинита. То есть можно отме-
тить, что существенный вклад в формирование поверхностного заряда
вносит минеральная составляющая.
Обработка антрацита окислителями также существенно увеличива-
ет -потенциал в кислой и нейтральной средах, что должно положитель-
но повлиять на способность антрацита взаимодействовать с диспергато-
рами и стабилизаторами в составе водоугольных суспензий (см. рис. 2).
С ростом рН в щелочной области -потенциал заметно возрастает и дос-
тигает 50 – 60 мВ. Это свидетельствует о появлении существенного ко-
личества поверхностных активных групп, способных депротонировать-
ся под действием иона OH-. В сильнокислой среде (рН<3) заряд
поверхности антрацита в основном определяется диссоциацией поверх-
ностных функциональных групп, а также усилением адсорбции Н+ из
дисперсионной фазы. При этом происходит перезарядка поверхности
угольных частиц, и -потенциал достигает значений > 150 мВ.
Как установлено авторами [6], в присутствии органических добавок
суспензия значительно более устойчива даже в случае заметных колеба-
ний знака и абсолютной величины -потенциала. Взаимодействие меж-
ду гидратированной молекулой добавки и поверхностью частиц антра-
цита приводит к возникновению объемной пространственной
структурной сетки. Система вода – добавка-антрацит переходит от сво-
боднодисперсного к связанно-дисперсному состоянию, при этом стано-
вится седиментационно-устойчивой, так как наличие структурной сетки
удерживает частицы дисперсной фазы от осаждения. Длинные разветв-
ленные цепи водорастворимых полимеров большой молекулярной мас-
сы не позволяют частицам антрацита сближаться, экранируют их друг
от друга; коагуляция испытывает стерические (пространственные) зат-
руднения.
Выводы. На основании полученных результатов можно заключить,
что структурно-механический фактор, характеризующий специфичес-
кий характер взаимодействий между поверхностью антрацита и молеку-
610 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, № 6
лой добавки-модификатора, имеет наиболее существенное значение при
стабилизации водоугольных дисперсий на основе антрацита. Определя-
ющую роль при структурировании и стабилизации реологических свойств
суспензии играют диспергирующие и стабилизирующие добавки, моди-
фицирующие поверхность частиц угля.
Солевой состав и окислительно-восстановительный потенциал воды,
используемой для приготовления ВУС, существенно влияют на эксплуа-
тационные свойства суспензий. Присутствие карбонатов, гидрокарбона-
тов, силикатов улучшает сохранность и стабильность ВУС. Изменение
вязкости суспензии в присутствии наиболее распространенных в шахт-
ных и сточных водах солей не является критическим и в большей степе-
ни определяется пластификаторами, диспергаторами и стабилизатора-
ми. Таким образом, установлена принципиальная возможность
использования шахтных и сточных вод для утилизации в водоугольные
суспензии топливного назначения.
Резюме. Досліджено вплив солевого складу і модифікації поверхні
вугілля під дією аніонних та катіонних поверхнево-активних речовин,
окислювачів (KMnO4, H2O2) і вилуговувачів (HF) на електроповерхневі
властивості водовугільних суспензій. Визначено вплив катіонного та ан-
іонного складу води на властивості водовугільних дисперсій, та встанов-
лено, що основну роль при стабілізації водовугільних дисперсій відіграє
структурно-механічний фактор.
А.S. Makarov, R.E. Klischenko, V.A. Zavgorodniy, K.I. Mаkarova
EFFECT OF SALT COMPOSITION OF THE WATERS ON THE
PROPERTIES OF THE COAL-AQUEOUS SUSPENSIONS
Summary
The paper dedicated to study of both salt composition and surface
modification by use of anionic/cationic surfactants, oxidizing (KMnO4, H2O2)
and leaching reagents (HF) on the electric surface properties of the coal-aqueous
suspensions based is done. The influence of both cationic/anionic species on
the ions properties of coal-aqueous dispersions is established. It is stated, that
both structural/mechanical factors plays general role for stability of coal-
aqueous dispersions in polyelectrolyte solut ions.
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2011, т. 33, №6 611
1. Гончарук В.В., Страхов Э.Б., Волошина А.М. Водно-химическая
технология ядерных энергетических установок и экология. – Киев: Наук.
думка, 1993.– 447 с.
2. Пилипенко А.Т., Гороновский И.Т., Гребенюк В.Д. и др. Комплексная
переработка шахтных вод. – Киев: Техніка, 1985. – 183 с.
3. Абруззесе К. , Корнилович Б.Ю., Мищук Н.А. , Пшинко Г.Н. ,
Клищенко Р.Е. // Химия и технология воды. – 2004. – 26, № 3. – С. 247 –
259.
4. Mishchuk N., Kornilovich B., Klishchenko R. // Colloids and Surfaces, A. –
2007. – № 306. – Р. 171 –179.
5. Aktas Z. // Turk. J.Chem. – 2000. – 24. – P.117 – 129.
6. Савицкий Д.П., Макаров А.С., Завгородний В.А. // Химия твердого
топлива. – 2009. – 31, №5. – С.73 –77.
|