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| 編輯推薦： |
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《褐煤润湿性调控》通过实验研究、理论分析和分子动力学模拟等方法，围绕褐煤表面润湿性调控进行了详细描述。对发展高效节能的褐煤脱水、控水技术，合理有效地利用褐煤资源具有一定意义。
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| 內容簡介： |
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本书介绍了褐煤润湿性调控的研究进展，对降低褐煤表面亲水性调控方法、规律和机制进行了系统研究和阐述。内容包括热处理脱除含氧官能团对褐煤润湿性的影响；表面活性剂类型、结构，煤中有机质、无机矿物质和煤粒级变化等对褐煤润湿性的影响；表面活性剂对褐煤润湿性调控的分子动力学模拟等。本书可供从事煤炭加工利用、矿物加工等领域科研院所研究者以及相关领域的科技人员参考。也可供高等院校相关学科领域研究生参考。
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| 目錄：
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第1章绪论1
1.1褐煤资源的特点1
1.2褐煤脱水提质2
1.2.1水分对褐煤加工处理的影响2
1.2.2褐煤干燥提质技术2
1.2.3褐煤干燥后水分复吸性4
1.3褐煤中水分的赋存形态5
1.4热处理对褐煤表面的疏水强化7
1.4.1褐煤中含氧官能团的脱除和化学结构改变7
1.4.2煤物理结构的变化8
1.4.3褐煤热处理产生的污染物及环境问题9
1.5表面活性剂对改变褐煤表面润湿性的作用10
1.5.1表面活性剂改变固体表面润湿性的机制10
1.5.2表面活性剂在固体基质上的吸附机理及影响因素11
1.5.3表面活性剂对煤表面润湿性的影响14
1.5.4表面活性剂对煤表面润湿性研究存在的问题16
1.6褐煤润湿性调控的研究意义17
参考文献18
第2章褐煤水分复吸特性和水分子的吸附机理22
2.1褐煤润湿性测定方法评述22
2.2褐煤水分复吸特性26
2.2.1褐煤水分复吸率26
2.2.2褐煤水分复吸动力学27
2.2.3褐煤中存在水分对润湿热的影响29
2.2.4褐煤中有机质和矿物质的润湿性31
2.2.5含氧官能团对煤润湿热的影响33
2.2.6褐煤与不同润湿剂的润湿热34
2.3褐煤表面含氧官能团对水分子的吸附机理36
2.3.1褐煤模型和模拟方法36
2.3.2水分子在褐煤含氧官能团上的几何吸附构型37
2.3.3Mulliken电荷布局分析39
2.3.4吸附能40
2.3.5吸附位能曲线分析41
2.4本章小结43
参考文献44
第3章低温热解和水热处理对褐煤润湿性的影响46
3.1实验方法47
3.2热解过程煤中含氧官能团的热解行为和机理47
3.3低温热解对褐煤含氧官能团脱除及润湿性的影响49
3.3.1热解温度对褐煤含氧官能团脱除的影响49
3.3.2低温热解后煤的水分复吸率变化51
3.3.3低温热解煤平衡吸水率与含氧官能团含量的关系54
3.4过氧化氢对热解煤的氧化55
3.4.1氧化对热解煤中含氧官能团含量影响55
3.4.2氧化后煤中总含氧基团含量变化对水分复吸率影响59
3.4.3含氧官能团含量与Zeta电位的关系62
3.5水热处理对褐煤含氧官能团脱除及润湿性的影响64
3.5.1水热处理温度对含氧官能团脱除效果的影响64
3.5.2水热处理脱除含氧官能团后煤样润湿性的变化65
3.5.3水热处理后煤的平衡吸水率与含氧官能团含量关系67
3.5.4恒温时间对水热处理煤含氧官能团脱除效果的影响68
3.5.5水热处理恒温时间对煤吸水率的影响69
3.6褐煤低温热解与水热处理对比71
3.6.1低温热解与水热处理对褐煤含氧官能团脱除的差异性71
3.6.2低温热解与水热处理对褐煤润湿热影响的差异性76
3.7本章小结77
参考文献79
第4章表面活性剂在褐煤表面的吸附特性及对润湿性的影响82
4.1表面活性剂在褐煤表面的吸附实验83
4.1.1实验煤样和表面活性剂83
4.1.2表面活性剂在褐煤上吸附量的测定84
4.2表面活性剂在褐煤表面的吸附行为和机理87
4.2.1煤液比对吸附量的影响87
4.2.2表面活性剂溶液初始浓度对吸附量的影响90
4.2.3温度对吸附量的影响93
4.2.4吸附时间对吸附量的影响94
4.2.5表面活性剂在褐煤表面的吸附机理95
4.3不同类型表面活性剂吸附对褐煤润湿性的影响96
4.3.1吸附CTAB对褐煤接触角的影响96
4.3.2润湿热97
4.3.3水分复吸率98
4.4Gemini表面活性剂吸附对褐煤润湿性的影响100
4.4.1Gemini表面活性剂在褐煤表面的吸附行为和机制100
4.4.2褐煤吸附Gemini表面活性剂后润湿性变化106
4.5煤中含氧官能团含量对表面活性剂吸附及润湿性的影响107
4.5.1含氧官能团含量对Gemini表面活性剂吸附量的影响109
4.5.2不同含氧官能团含量煤吸附Gemini表面活性剂后润湿性变化110
4.6阳离子表面活性剂疏水链长度对褐煤润湿性的影响112
4.6.1不同疏水链长季铵盐类表面活性剂吸附对褐煤润湿性的影响112
4.6.2XPS分析116
4.7阳离子表面活性剂分子单双链结构对褐煤润湿性的影响120
4.8非离子型表面活性剂对褐煤润湿性的影响123
4.8.1十二烷基聚氧乙烯醚在褐煤上的吸附特性123
4.8.2非离子型表面活性剂HLB值对褐煤润湿性的影响129
4.8.3非离子型表面活性剂支链和环链结构对褐煤润湿性的影响132
4.9本章小结134
参考文献136
第5章表面活性剂对褐煤表面润湿性调控的分子动力学模拟138
5.1计算模型与方法139
5.1.1褐煤模型139
5.1.2模拟系统特性141
5.1.3计算方法141
5.2水-表面活性剂-褐煤的相互作用过程及吸附形态143
5.2.1表面活性剂对褐煤润湿性影响模拟过程143
5.2.2径向分布函数分析144
5.2.3相对浓度分布分析148
5.3相互作用能计算150
5.4水分子的均方位移根MSD计算152
5.5本章小结154
参考文献155
第6章煤粒级对表面活性剂吸附特性和润湿性的影响156
6.1煤粒级变化对褐煤工业分析的影响156
6.2不同粒级褐煤的润湿性157
6.3CTAB吸附对不同粒级褐煤润湿性的影响160
6.3.1粒级变化对CTAB吸附的影响160
6.3.2不同粒级褐煤吸附CTAB对其润湿性的影响161
6.4表面活性剂吸附对褐煤孔结构的影响165
6.5本章小结172
参考文献172
第7章褐煤中有机质和无机矿物质润湿性差异174
7.1实验原料及方法175
7.2CTAB在褐煤和脱灰煤上的吸附176
7.3吸附表面活性剂对褐煤和脱灰煤润湿性的影响179
7.3.1褐煤和脱灰煤的润湿性179
7.3.2褐煤和脱灰煤吸附CTAB对润湿性的影响180
7.4CTAB在煤表面的吸附分布182
7.5表面活性剂在无机矿物质上的吸附188
7.6表面活性剂吸附对矿物质润湿性的影响191
7.7本章小结193
参考文献193
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褐煤作为一种重要的化石能源，储量大，在我国煤炭消耗中的比例不断提高。与高阶煤相比，褐煤的缺点是氧含量高，水分含量大，发热量低；从运输成本、燃烧效率和燃烧、气化等加工利用过程对褐煤水分的要求等方面考虑，褐煤需要在干燥与提质处理后才能被有效地利用。褐煤表面的强亲水性对其应用带来了诸多消极影响，开展以降低褐煤表面亲水性为目标的润湿性调控机制研究，将会推动褐煤脱水和控水技术的发展。煤表面的润湿性与许多煤加工过程密切相关，例如煤炭浮选、煤泥水处理等，开展基于扩大煤中有机质与矿物质亲疏水性差异为目标的低阶煤表面润湿性调控方法和机制研究，对提高低阶煤或氧化煤浮选效率具有理论价值和实际应用意义。笔者以褐煤表面润湿性调控作为研究课题，通过实验研究、理论分析和分子动力学模拟等方法，重点对褐煤水分复吸特性、水分子吸附机理，降低褐煤表面亲水性调控方法、规律和机制等方面进行了深入研究，取得了系列研究成果。本书是对上述研究成果的系统总结，内容包括7章。第1章，绪论。介绍了褐煤资源的特点、褐煤脱水提质技术、褐煤中水分的赋存形态，热处理对褐煤化学结构、物理结构及褐煤表面的疏水强化影响，综合分析了表面活性剂对褐煤亲水性的抑制机理，提出亟待研究解决的问题。第2章，褐煤的水分复吸特性和水分子的吸附机理。综合介绍和评价了褐煤润湿性测定方法，对褐煤水分复吸特性和复吸动力学进行研究，基于量子化学密度泛函理论研究了褐煤中含氧官能团对水分子的吸附机理。第3章，低温热解和水热处理对褐煤润湿性的影响。研究了低温热解和水热处理两种方法对煤中含氧官能团脱除及润湿性的影响，对比了低温热解与水热处理对含氧官能团脱除、润湿性影响的差异性，分析了含氧官能团含量与水分复吸率的关联性。第4章，表面活性剂在褐煤表面的吸附特性及对润湿性的影响。系统地研究了不同类型和结构的表面活性剂、液相环境、煤中含氧官能团含量变化等对表面活性剂在褐煤上微观吸附行为、吸附特性的影响，分析和探讨表面活性剂吸附对降低褐煤表面亲水性的调控机制。第5章，表面活性剂对褐煤表面润湿性调控的分子动力学模拟。运用分子动力学模拟方法，从分子水平上研究了三种离子型表面活性剂在褐煤表面的吸附机理及对褐煤润湿性的影响。第6章，煤粒级对表面活性剂吸附特性和润湿性的影响。研究了煤粒级变化对褐煤润湿性和表面活性剂吸附特性的影响，探讨不同粒级褐煤吸附表面活性剂后其润湿性的变化规律。第7章，褐煤中有机质和无机矿物质润湿性差异。分析和探讨了煤中有机质和无机矿物质的润湿性差异，研究了离子型表面活性剂在不同种类含氧官能团、各类矿物质上的吸附差异和分布特性及其对润湿性的影响。本书内容主要是笔者近年来研究工作的总结和见解。借本书的出版，感谢为本书做出贡献的研究生，他们是刘晓阳、张雷、夏阳超、仇欢欢、郝盼、郭中雅、刘玉涛、栗褒。本课题研究和本书的出版得到了国家自然科学基金项目（项目编号：21376161）的资助，同时化学工业出版社也给予了大力支持和帮助，在此一并表示感谢。由于作者水平有限，书中难免有疏漏或不妥之处，敬请专家和读者予以指正。刘生玉2017年3月于太原理工大学
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