微粒矿物诱导疏水絮凝中的疏水作用

加入适当的表面活性剂使微粒矿物表面疏水化而使其悬浮体产生聚团的现象,称为诱导疏水絮凝。它与常规的胶体聚沉现象不同,不能为DLVO理论所解释。本文通过对颗粒间疏水粘着力及润湿接触角、zeta电位的测量和体系的疏水絮凝行为的研究,获得如下结论:疏水作用力对诱导疏水絮凝起支配作用;当微粒表面有足够大的润湿接触角而颗粒产生疏水吸引力时,才能使微粒悬浮体强烈聚团。     

微细粒黑钨矿疏水絮凝浮选中聚团形成机制

通过疏水絮凝实验、原子力显微镜分析和数值模拟计算等方法,系统研究了微细粒黑钨矿的疏水聚团形成机制.结果表明：pH为8.0～8.5时,油酸钠诱导黑钨矿表面疏水并产生疏水絮凝行为,微细粒黑钨矿疏水聚团D₅₀与油酸钠的质量浓度和搅拌强度正相关;油酸钠体系中黑钨矿颗粒间具有较强的黏附力,疏水作用力是疏水聚团形成的主要贡献成分;搅拌装置中形成的强湍流流场环境有助于矿物颗粒的相互接触与能量传递,增加颗粒碰撞黏附概率;在流场高剪切力和油酸钠诱导疏水力共同作用下促进了微细粒黑钨矿形成大而稳固的聚团,与常规浮选相比,疏水絮凝浮选WO₃回收率提高了12.04%.     

微细鳞片石墨分散性

采用沉降法研究了微细鳞片石墨在水介质中的分散行为,考察了12种药剂对微细鳞片石墨的分散效果,通过测试加入分散剂前、后颗粒表面Zeta电位、悬浮液粘度的变化及颗粒间相互作用能的计算,研究了分散剂的作用机理.研究结果表明:传统表面活性剂对微细鳞片石墨分散效果不佳,高分子化合物羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸钠是微细鳞片石墨的良好分散剂,加入分散剂使颗粒表面Zeta电位绝对值变大,提高了悬浮液的稳定性,降低了体系的粘度,分散剂的最佳质量浓度为500mg/L,合适的pH值为8.5～10.5;疏水性石墨在水介质中的分散行为不符合经典DLVO理论,颗粒表面疏水化作用对其分散和聚团起主导作用,分散剂通过增大静电斥力和空间位阻起作用.     

强搅拌调浆对硫化镍矿浮选的作用

通过对单矿物和实际矿石的显微镜图像进行分析与浮选实验,研究浮选前强搅拌调浆对硫化矿物的疏水聚团作用及其与低品位硫化铜镍矿浮选的关系,通过显微镜图像分析搅拌时间与聚团粒度变化的关系。研究结果表明:强搅拌调浆产生的紊流条件能使矿物颗粒碰撞形成疏水聚团,而细粒矿物形成疏水聚团,表明矿物表面润湿性增加,可浮性变好;在搅拌转速为1 000 r/min时,随搅拌时间延长,聚团面积增大;浮选前的强搅拌调浆能提高磁黄铁矿单矿物和低品位硫化铜镍矿石中硫化铜镍矿物的浮选速率,硫化矿物的疏水聚团是强搅拌调浆提高低品位硫化矿浮选回收率的重要原因。     

脱气处理对微细白钨颗粒疏水聚团行为的影响

通过沉降试验、Zeta电位测定和显微镜观察试验,研究油酸钠体系下脱气处理对微细粒白钨矿疏水聚团行为的影响。研究结果表明:加热脱气能显著脱除水中溶解气核,且脱气后气体再次溶解速度缓慢,为后续试验稳定性和可靠性提供了保证;在脱气水中,微细白钨颗粒沉降行为与油酸钠浓度密切相关,当油酸钠浓度较低时,脱气处理后矿浆浊度增大,说明脱气处理促进白钨颗粒分散,当油酸钠浓度较高时,脱气水对应矿浆浊度较小;脱气水中白钨颗粒表面负电性增强,颗粒间静电排斥增强,不利于白钨颗粒间疏水聚团;脱气处理后,白钨颗粒间疏水聚团能力减弱;当油酸钠浓度较高时,未脱气矿浆溶液中固体颗粒由于气核的桥联作用可能形成链状或网状絮团结构,颗粒沉降时浮力增大,从而导致测定矿浆浊度反而较大。     

稠密气固分选流化床介质颗粒团聚特性研究

为掌握介质颗粒的团聚特性,给形成均匀稳定的流化床层提供指导,分析了不同水分含量下0～300μm介质颗粒流化后的表观黏度,并研究了煤炭外水含量、介质粒度对颗粒团聚特性的影响。结果表明,水分含量越高、颗粒粒度越细,颗粒表观黏度越大;随着剪切速率的增加,颗粒表观黏度逐渐下降。随着水分含量升高,各粒级颗粒团聚过程相似,粒级0～74μm、74～150μm、150～300μm颗粒形成稳定聚团所需水分含量分别为0.75%、1.0%、1.25%,即粒度越细所需水分含量越低。水分含量越高,聚团尺寸越大;粒度越小,聚团的尺寸分布跨度越宽。随着水分含量升高,煤粉混合后的二元加重质颗粒聚团尺寸在水分含量1.75%时明显增大,聚团尺寸分布跨度窄,表明二元加重质颗粒聚团对水分变化敏感度较低。     

细粒软锰矿磁-疏水联合聚团研究

为了研究细粒软锰矿在磁场中的聚团行为,采用在磁场中浮选细粒软锰矿的方法,研究细粒软锰矿的磁-疏水聚团。EDLVO理论计算结果表明:经捕收剂作用的软锰矿,颗粒间的疏水引力较小且为短程力,难以有效克服长程的静电排斥力,聚集困难;外加磁场后,软锰矿颗粒之间磁性引力的力程较疏水力长并随颗粒之间距离减小而急剧增加,它与疏水力联合,有利于颗粒间的团聚。显微镜观察和粒度测试表明:与单一疏水聚团的颗粒相比,磁-疏水联合聚团表观粒度大,比表面积小。磁场对于细粒软锰矿的回收及其与脉石的分离有利,磁化-浮选人工混合矿,在品位稍微提高的基础上,MnO2回收率提高23%。     

固体颗粒在液相中的分散

采用沉降分析研究了二氧化硅,重质碳酸钙,滑石和石滑４种颗粒在水,乙醇和煤油３种介质中的分散行为及表面活性剂对分散行为的影响,亲水的二氧化硅和重持碳酸钙在水各得到良好分散,在煤油中产生强烈聚团,而天然疏水的滑石和石墨颗粒则在水中聚团,在煤油中充分分散;颗粒在水与乙醇的比例为１：１的混合液中分散效果最好,表面活性剂在水和煤油中对颗粒分散的影响完全相反,颗粒在煤油中的分散行为随表面活性剂浓度变化而周期性     

疏水体系中微细粒锡石的团聚与絮凝

研究了粒径小于10μm的微细粒锡石在油酸钠疏水体系中的团聚行为,通过沉降试验考察了大分子絮凝剂聚丙烯酰胺对锡石絮凝的影响．此外,通过动电位测定和DLVO理论计算研究了油酸钠对锡石疏水絮凝的影响．研究结果表明油酸钠可以强化锡石的絮凝,絮凝物产率提高;添加了一定油酸钠的锡石矿浆疏水体系,油酸钠使锡石的表面zeta电位变负,当pH=7.0时,zeta电位降低10mV;当颗粒间的作用距离为(10～100)×10-10m时,利用扩展的DLVD理论计算得到的微细粒锡石颗粒之间的作用势能恒为负;对于表面疏水化的锡石颗粒,疏水絮凝可自发进行;由于在锡石—油酸钠—水体系中,锡石微小絮团已生成,加入适量的相对分子质量较大的絮凝剂聚丙烯酰胺后,絮团扩大,有利于锡石的疏水絮凝．     

超细颗粒声场流态化机理研究

在内径为56 mm的声场流化床中,以超细颗粒二氧化硅为实验物料,在声压水平为90～105 dB系统内考察了声波对超细颗粒流化行为和聚团尺寸的影响,并根据粘性颗粒聚团在流化床中的能量平衡分析,建立了能量平衡模型.结果表明,当声压级大于100 dB时,声波可以有效地消除节涌、抑制沟流、降低临界流化速度、减小聚团尺寸,显著地改善超细颗粒的流化质量.声场强度越大,颗粒聚团的直径越小.     

双模态颗粒声凝并微观行为的数值模拟

考虑颗粒间多种相互作用机理及颗粒碰撞后的凝并与反弹机制，建立声凝并微观动力学模型，对大粒径外加颗粒及两个邻近的亚微米细颗粒之间的声凝并微观行为进行数值模拟研究。结果表明，双模态颗粒声凝并行为主要表现为外加颗粒仅与一个细颗粒发生凝并，以及外加颗粒先后与两个细颗粒发生凝并，声尾流效应、重力沉降作用是双模态颗粒声凝并的重要机理。随着外加颗粒初始位置与波节间距的增大，外加颗粒与较近细颗粒的平均凝并时间变化很小，两者形成的团聚体与较远细颗粒的平均凝并时间显著缩短；外加颗粒距离波节很近时，其仍能与较近的细颗粒发生凝并。对于外加颗粒与较近细颗粒以及两者形成的团聚体与较远细颗粒的凝并，随着外加颗粒直径的增加，平均凝并时间显著缩短，凝并概率先增加而后趋于恒定。     

选择性渗透水泥石作用机理

通过水泥熟料颗粒表面的Zeta电位、相对润湿接触角的测定,考察了高分子聚乙二醇（PEG）的加入对于水泥颗粒表面性质的影响,为进一步分析水泥熟料颗粒的表面特性与水泥石选择性渗流之间的关系提供了理论基础。实验研究表明：在ωPEG〈0.0l时,水泥颗粒表面相对水湿性递增,颗粒的负Zeta电位增长幅度较小,水的相对渗透率增长较快。随着PEG浓度的增加,水泥颗粒相对油湿性增强,负Zeta电位量下降,水的相对渗透率下降,油相的相对渗透率变化缓慢。     

颗粒整形后粗骨料特征及其对混凝土性能的影响

以小型球磨机为模拟整形动力来源,研究了颗粒整形后粗骨料基本特征参数的变化规律,并与其应用性能进行关联分析.结果表明:整形过程根据粗骨料颗粒变化情况分为三个阶段:针片状颗粒转换阶段,棱角消除阶段以及颗粒破碎阶段;适当的颗粒整形使粗骨料配制混凝土的流动度有较大提升同时不降低强度,但是过度整形会对流动度和强度产生不利影响;在整形前期,针片状转换造成的堆积密度增加是影响混凝土流动性的关键参数,整形后期,粗骨料颗粒形貌的圆形化是影响混凝土流动性的主要因素;堆积休止角作为综合评价粗骨料颗粒间内摩擦力的参数对于整形后粗骨料与流动性的关联性最为紧密.     

乳酸菌内化小鼠小肠派伊尔结特性及其影响因素

为了探索乳酸菌表面物理化学性质和红细胞凝集性与其内化派伊尔结(PP)之间的关系,分别用细菌黏附正十六烷法(BATH)、ε电位仪、接触角和液体表面张力测定疏水性、细胞表面电荷和表面自由能;并用兔红细胞凝集活性评价乳酸菌表面凝集素表达性质;3H标记的乳酸菌,分析其在PP内化的能力,并在体内分析了3H标记的三株乳杆菌体内内化于PP的性质。体外试验证明,22株乳酸菌体外内化PP的性质具有显著的菌株特异性;细菌的疏水性和内化PP的能力没有相关性;而细菌的表面自由能和内化PP的能力呈负相关趋势。选用的4株乳酸菌在体内内化PP的能力也和体外的结果一致。乳酸菌内化PP的能力具有菌种依赖性。细菌表面电荷、疏水性和红细胞凝集能力与内化能力之间没有相关关系,但细菌的表面自由能与内化能力呈负相关趋势。     

膨胀石墨负载二氧化钛改善亲水性的研究

以可膨胀石墨为原材料制备了表面负载有纳米级二氧化钛颗粒的载钛膨胀石墨,并对其微观形貌、接触角、孔径分布、孔容积、吸附能力进行了分析和表征。优化了膨胀石墨负载二氧化钛工艺,在负载温度50 ℃、钛柱撑液体积分数10%、反应时间6 h时,制备的载钛膨胀石墨亲水性最优。二氧化钛的引入使膨胀石墨接触角由93.0°降低至69.6°左右,亲水性能提高,增强了对水体中溶解或悬浮的微量苯系物的吸附能力。     

羟基化及硅烷化二氧化硅表面润湿行为的分子模拟

采用分子动力学模拟方法研究水团簇在羟基化及不同链长硅烷化二氧化硅表面的微观润湿行为,通过相互作用能、径向分布函数及扩散系数等参量对微观润湿机制进行分析。结果表明:羟基化二氧化硅表面具有极强亲水性,而硅烷化表面疏水性较强,且疏水性随烷基链增加呈增强趋势;羟基化二氧化硅表面与水分子存在强相互作用,使团簇底部水分子优先向表面移动,并带动其余水分子向表面迁移,促进水团簇在表面铺展,表现出强亲水性;硅烷化二氧化硅表面与水之间主要为范德华作用,不足以克服团簇内部相互作用而破坏水滴结构,表现出强疏水性,随着烷基链增长,表面与水分子的相互作用强度逐渐减弱,疏水性增强。     

还原氧化石墨烯/Co_3O_4复合物的制备

为改善Co3O4的电化学性能,以180μm鳞片石墨为原料制备膨胀石墨,再以改进Hummers法制备氧化石墨烯,然后以水热沉淀法制备还原氧化石墨烯/CoCO3前驱体,最后煅烧生成还原氧化石墨烯/Co3O4复合物(RGO/Co3O4)。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪对所得产物进行分析表征。结果表明,得到的RGO/Co3O4复合物与纯相Co3O4相比呈现纺锤体颗粒状,粒径较小且均匀分布,基本无团聚。该研究通过引入还原氧化石墨烯得到了具有较好形貌结构的RGO/Co3O4复合物。     

工业化超疏水TiO2涂层的简易制备和性能研究

为探究适合工业化生产用超疏水纳米TiO₂的绿色改性工艺,以饱和脂肪酸A、硅烷B、纳米TiO₂（P25）等为原料制备超疏水TiO₂粉末,与环氧树脂混合后利用喷涂法制备出超疏水涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和接触角分析仪对超疏水粉末和超疏水涂层表面的形貌和疏水性进行了表征。结果表明：超疏水TiO₂粒子表面具有疏水性基团和微-纳米双重粗糙结构,粒子表面的静态水接触角为158°,滚动角为3°;当超疏水TiO₂与环氧树脂的质量比在3.2～3.5时,超疏水涂层既保持超疏水性,又与基底稳固结合,同时具有自清洁性和可修复性。该工艺操作简单方便,成本低,疏水性好,无需特殊设备,工艺环保,适应工业化生产,可用来大面积制备超疏水涂层,拥有较高的商业价值。     

蛇纹石的水溶特性对水镁石浮选的影响

选取四种不同粒级蛇纹石,利用Hallimond管考察了调浆时间对水镁石及蛇纹石回收率的影响,通过检测矿浆pH、Mg²⁺浓度、Zeta电位、接触角及矿浆黏度,系统研究了蛇纹石的水溶性及其对油酸钠捕收水镁石的影响.结果表明:随着调浆时间增加,蛇纹石表面Mg²⁺溶解量逐渐增加,致使蛇纹石Zeta电位降低.此外油酸根离子易与溶液中Mg²⁺作用,消耗大量油酸根离子,致使水镁石回收率降低;蛇纹石粒级越细、调浆时间越长,则蛇纹石矿浆黏度越大,浮选过程中泡沫稳定性越强,导致蛇纹石的泡沫夹带量增加.     

电解质对三峡库区泥沙Zeta电位及絮凝特性影响

三峡库区泥沙淤积及水环境问题一直被广泛关注,泥沙淤积量对入库泥沙量的占比逐年增大,对于通航、水库调水防洪能力、生态环境保护等都造成了负面影响.三峡库区泥沙淤积的主要原因是因为发生了絮凝沉降,而泥沙絮凝又与诸多因素有关,其中电解质是影响较大且较为复杂的因素.采用了一套自研的多层格栅絮凝沉降装置,通过多层格栅上下振动产生近似各向同性均匀紊流,来模拟三峡库区自然流态下泥沙的絮凝过程,并且分析在不同浓度的Nacl、MgCl2、CaCl2、AlCl3溶液中库区泥沙Zeta电位及絮凝特性的变化.结果表明:加入电解质可以改变泥沙颗粒的Zeta电位,并且随电解质浓度的增加,泥沙颗粒电位绝对值降低;4种电解质均可对三峡库区泥沙的Zeta电位造成影响,但不同价态及不同种类的离子对于Zeta电位的影响也有所不同;在动态水流条件下,电解质的投入对泥沙絮凝起明显的促进作用,并且这种促进作用同样与电解质种类有关.