煤泥水中微细煤与高岭石颗粒间微观作用的密度泛函研究

来源期刊：材料导报2019年第16期

论文作者：陈军 闵凡飞 刘令云

文章页码：2677 - 2683

关键词：煤泥水;煤;高岭石;颗粒间微观作用;密度泛函理论;

摘    要：煤和高岭石是高泥化煤泥水中的主要微细颗粒,对煤泥水沉降有着显著的影响。本工作构建了水分子及四种不同煤结构单元的结构模型,采用密度泛函理论(Density functional theory,DFT)分别对单一水分子/不同煤结构单元在高岭石表面吸附及煤结构单元与水分子在高岭石表面的竞争吸附进行模拟计算,并初步探讨了煤泥水中微细煤与高岭石颗粒间的微观作用机理。DFT计算结果表明:四种不同煤结构单元均能够通过氢键作用及静电引力作用稳定吸附在高岭石表面,且吸附能都低于单一水分子在高岭石相应表面的吸附能;当水分子参与竞争吸附时,会在一定程度上抑制煤结构单元在高岭石表面的吸附,同时煤结构单元能够排开周围水分子以摆脱其占位影响,并与高岭石表面发生稳定吸附;煤泥水中微细煤与高岭石颗粒间的微观作用主要是煤结构单元中含氧官能团与高岭石表面形成的氢键作用和煤结构单元中苯环与高岭石表面间的静电引力作用,其中以苯环与高岭石表面间的静电引力作用为主导。