許端平,李曉波,薛 楊,郭春華,崔芳菲

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧阜新 123000)

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不同環(huán)境條件下的煤基膠體穩(wěn)定性

許端平,李曉波,薛 楊,郭春華,崔芳菲

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧阜新 123000)

摘 要:為了揭示不同環(huán)境條件下煤基膠體的穩(wěn)定性,實(shí)驗(yàn)采集遼寧省阜新市五龍煤礦選礦廠煤山底層煤粉,并用離心法提取膠體,研究pH值(pH = 4~9)和電解質(zhì)(Na+,Ca2+,Al3+,Mg2+,Cu2+和Zn2+)對(duì)膠體穩(wěn)定性的影響,并對(duì)不同條件下煤基膠體懸液體系ζ電位進(jìn)行測(cè)定。研究結(jié)果表明,煤基膠體穩(wěn)定性隨pH值的增加而增加,隨著陽(yáng)離子價(jià)數(shù)的升高而降低,同價(jià)態(tài)非重金屬離子對(duì)其影響相似,同價(jià)態(tài)重金屬離子比非重金屬離子更易導(dǎo)致體系趨向不穩(wěn)定狀態(tài);體系ζ電位絕對(duì)值隨pH值的升高而增大,隨陽(yáng)離子價(jià)數(shù)的升高而降低,重金屬離子<非重金屬離子;不同pH值條件下的CFC值和ζ電位具有顯著負(fù)相關(guān)性,且均達(dá)到0.01水平,Na+,Ca2+,Mg2+和Al3+存在時(shí)體系CFC值和ζ電位具有顯著負(fù)相關(guān)性,且均達(dá)到0.01水平,Cu2+和Zn2+存在時(shí)體系CFC值和ζ電位不存在顯著相關(guān)性。

關(guān)鍵詞:煤基膠體;穩(wěn)定性;pH;電解質(zhì);ζ電位

責(zé)任編輯:張曉寧

許端平,李曉波,薛 楊,等.不同環(huán)境條件下的煤基膠體穩(wěn)定性[J].煤炭學(xué)報(bào),2015,40(8):1936-1941.doi:10.13225/ j.cnki.jccs.2015.0583

我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),目前煤炭占我國(guó)能源需求總量的67%左右,這樣的能源構(gòu)成在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)不會(huì)改變[1],煤炭是一種低品位能源,在其開采、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)換和利用的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成很大的危害,是最大的污染源之一。在化學(xué)結(jié)構(gòu)上,煤分子中含有豐富的羥基、羧基、羰基和甲氧基等含氧宮能團(tuán),可以與被吸附分子形成化學(xué)鍵,是一種天然吸附劑。許多專家學(xué)者研究表明:煤粉在粉碎及超細(xì)化[2-3](粒徑在20 μm以下的煤粉)的過程中,隨粒度的減小,比表面積急劇增大,大分子結(jié)構(gòu)被破壞,表面官能團(tuán)增多,大大提高其對(duì)污染物質(zhì)的吸附[4-5]。煤基膠體主要指粒徑在1~10 μm范圍內(nèi)的煤顆粒[6],由于膠體粒徑的排阻作用,膠體能夠以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水流的速度在土壤孔隙中運(yùn)移[7-9]。重金屬、有機(jī)污染物、病毒、農(nóng)藥等污染物均可吸附于煤基膠體之上[10-11],通過膠體的優(yōu)先流而加速其在地表水、地下水和土壤中的運(yùn)移[12-13],甚至以超過水的速度運(yùn)移[13-17],進(jìn)而增強(qiáng)了污染物的移動(dòng)性[18-19]。因此,研究膠體攜帶污染物遷移和膠體穩(wěn)定性將對(duì)治理修復(fù)地下水污染和土壤污染具有重要意義。

目前,關(guān)于煤基膠體穩(wěn)定性研究鮮有報(bào)道。溶膠粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),由于外力作用,使液-固相界面內(nèi)的雙電層沿著移動(dòng)界面分離開,而產(chǎn)生電位差,即電動(dòng)電位(ζ電位),膠體ζ電位和Stern電位(φs電位)在大多數(shù)情況下數(shù)值相差不大,且ζ電位比較直觀易測(cè),因此用ζ電位代替φs電位討論膠體的穩(wěn)定性[20-21]。膠體穩(wěn)定性可以用CFC(臨界聚沉濃度)和ζ電位來(lái)表征。因此,本文對(duì)不同pH和不同離子價(jià)下煤基膠體懸液CFC值和ζ電位進(jìn)行測(cè)定,揭示其對(duì)煤基膠體穩(wěn)定性的影響及作用機(jī)理,為開展土壤及地下水環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與樣品制備

煤基膠體提取采用高速離心法:將60 g粒徑小于0.25 mm的煤樣品以土水比1∶30配成煤懸液,超聲30 min(每5 min攪拌一次),然后將其用CR21GⅢ型高速冷凍離心機(jī)5 000 r/ min,8 min離心沉降,去除粒徑大于2 μm的顆粒,上清液繼續(xù)于10 000 r/ min,20 min離心沉降,得到粒徑小于2 μm煤基膠體。煤基膠體粒徑分布(圖1)由Horiba公司LA-300激光粒度儀測(cè)定,ζ電位由JS94 J型微電泳儀測(cè)得,其中粒徑小于2 μm煤基膠體顆粒約占全部顆粒的85.78%,dMedian= 1.429 μm,2~5 μm膠體顆粒約占全部顆粒的14.22%;比表面積和孔徑分析由北達(dá)燕園微構(gòu)分析測(cè)試中心完成。煤基膠體的理化性質(zhì):pH=7.52,ζ電位為-46.10 mV,比表面積為41.56 m2/ g,孔體積為0.08 cm3/ g,電導(dǎo)率為0.027 1 S/ m;平均孔徑,6.26 nm。用X射線衍射儀(D/ max-rA)對(duì)煤基膠體進(jìn)行礦物分析(圖2),其中石英、高嶺石和蒙脫石質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為29%,30% 和41%。

圖1　煤基膠體粒徑分布Fig.1 Particle size distribution of coal-based colloid

圖2　煤基膠體X射線衍射圖像Fig.2 Coal-based colloid X-ray diffraction pattern

1.2 煤基膠體懸液臨界膠束濃度測(cè)定

膠體的臨界聚沉濃度(critical flocculation concentration,CFC)指在一定時(shí)間內(nèi)一定量的分散膠體產(chǎn)生聚沉所需最小的添加物濃度。CFC值反映煤基膠體的穩(wěn)定性,CFC值大,表示膠體溶液相對(duì)穩(wěn)定,反之,CFC值小,則相對(duì)不穩(wěn)定[17]。

考慮到懸浮液中膠體本身的沉降,引起吸光度的下降,定義當(dāng)相對(duì)分散濃度(Ai/ A0)為0.2時(shí)所對(duì)應(yīng)的電解質(zhì)濃度為CFC(其中,Ai為加入電解質(zhì)后土壤膠體懸浮液的吸光度,A0為相同時(shí)間下未加電解質(zhì)時(shí)的土壤膠體懸浮液的吸光度)。

pH對(duì)煤基膠體穩(wěn)定性影響實(shí)驗(yàn)時(shí),用0.1 mol/ L 的NaOH和HCl調(diào)節(jié)溶液的pH值分別為4,5,6,7,8 和9,取10 mL質(zhì)量濃度為1.0 g/ L的膠體溶液放入一系列50 mL比色管中,分別加入不同體積的濃度為1.0 mol/ L NaCl溶液后,去離子水定容,充分混合,于恒溫25℃下靜置3 h,取上層溶液,于600 nm處測(cè)定其吸光度Ai,測(cè)定同等條件下不添加NaCl溶液的煤基膠體溶液吸光度A0,并計(jì)算(Ai/ A0)值。

不同價(jià)態(tài)陽(yáng)離子對(duì)煤基膠體穩(wěn)定性影響實(shí)驗(yàn):取10 mL質(zhì)量濃度為1.0 g/ L的膠體溶液放入50 mL比色管中,加入不同體積、一定濃度的離子溶液后,實(shí)驗(yàn)步驟同上,分別測(cè)得不同離子影響條件下的Ai和A0,并計(jì)算相應(yīng)的Ai/ A0值。

實(shí)驗(yàn)時(shí),加入陽(yáng)離子后,保證混合液中煤基膠體的最終質(zhì)量濃度為0.2 g/ L。以混合液相對(duì)吸光度(Ai/ A0)為縱坐標(biāo)、添加物濃度為橫坐標(biāo)作圖。當(dāng)Ai/ A0大于1.0時(shí)膠體完全分散,小于0.2時(shí)基本凝聚[19]。在不同實(shí)驗(yàn)條件下,測(cè)定煤基膠體懸液Ai/ A0值后,采用JS94 J型微電泳儀測(cè)定其ζ電位。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同pH下Na-煤基膠體懸液穩(wěn)定性特征

由圖3(a)可知,c(Na+)= 2~10 mmol/ L時(shí),相同濃度的條件下,隨著pH值的升高,Na-煤基膠體懸液的Ai/ A0無(wú)明顯增大或減小的趨勢(shì),除在pH = 4,c(Na+)= 10 mmol/ L條件下,煤基膠體懸液體系的Ai/ A0值為0.132 9外,其他條件下的Ai/ A0值均圍繞1波動(dòng),變化不明顯;在相同pH值條件下,隨c(Na+)的升高,Ai/ A0值無(wú)規(guī)律性變化。c(Na+)在20~50 mmol/ L時(shí),相同濃度的條件下,隨著pH值的升高,Na -煤基膠體懸液的Ai/ A0值增大,c(Na+) = 20 mmol/ L、pH=4~9時(shí),Ai/ A0值由0.108 2增大到0.940 1;c(Na+)= 30 mmol/ L、pH=4~9時(shí),Ai/ A0值由0.101 4增大到0.936 2;c(Na+) = 40 mmol/ L、pH = 4~9時(shí), Ai/ A0值由0.102 7增大到0.762 3,c(Na+)= 50 mmol/ L、pH =4~9時(shí),Ai/ A0值由0.119 2增大到0.297 1。在相同pH值條件下, 隨c(Na+)的升高,Ai/ A0值降低。pH = 4時(shí),Ai/ A0= 0.108 2~0.102 7; pH = 5時(shí), Ai/ A0=0.276 7~0.147 9;pH=6時(shí),Ai/ A0= 0.633 5~0.190 3;pH = 7 時(shí),Ai/ A0= 0.899 9~0.179 1,體系趨向不穩(wěn)定狀態(tài);c (Na+) = 60~200 mmol/ L時(shí),不同pH值和c(Na+)條件下,體系的Ai/ A0值均小于0.2,體系趨向不穩(wěn)定狀態(tài),此時(shí)不同pH值和c(Na+)不會(huì)對(duì)體系的穩(wěn)定性產(chǎn)生明顯影響。

由圖3(b)可知,不同pH值條件下,體系ζ電位均隨溶液中Na+濃度的增大而增大;不同濃度條件下,體系ζ電位隨pH值的增大而減小。c(Na+) = 20~50 mmol/ L時(shí),不同pH值和c(Na+)對(duì)體系ζ電位影響與其對(duì)體系穩(wěn)定性的影響相似。

圖3　不同pH條件下Na-煤基膠體懸液的穩(wěn)定性和zeta電位Fig.3 Stability and zeta potential of Na-coal-based colloid suspension under different pH conditions

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,由于隨體系pH值升高,膠體表面負(fù)電荷量(OH-)逐漸增加,煤膠體凈表面勢(shì)能升高,顆粒間的排斥力增加,從而導(dǎo)致膠體顆粒聚集作用減弱[20],文獻(xiàn)[21]研究表明:pH=7.5和5時(shí),復(fù)合乳液體系顆粒具有較高的勢(shì)壘,顆粒很難跨越勢(shì)壘發(fā)生凝聚;而pH =4和2時(shí),勢(shì)壘消失,表明體系發(fā)生了凝聚現(xiàn)象,符合DLVO理論。Adachi Y等[22]發(fā)現(xiàn)由電荷中和產(chǎn)生的凝聚比壓縮雙電層產(chǎn)生的凝聚更快。胡俊東等[23]研究表明,若懸液中反電荷離子存在,它們?cè)谀z體顆粒間起橋梁作用,從而加速了膠體絮凝團(tuán)粒的形成,本文研究結(jié)果與以上結(jié)論相一致。

顆粒表面帶電荷量為0時(shí)的pH值是膠體顆粒零電點(diǎn)(PZC),PZC是影響膠體態(tài)懸液的穩(wěn)定性的重要因素。當(dāng)體系pH值等于PZC值時(shí),膠體顆粒之間沒有靜電排斥力,此時(shí),膠體顆?？梢宰畲蟪潭壬舷嗷ソY(jié)合聚集,產(chǎn)生絮凝。而當(dāng)pH值處于非PZC值時(shí),膠體顆粒間由于具有同性凈電荷而相互排斥,從而保持了膠體懸液穩(wěn)定,阻止絮凝的發(fā)生。因此,膠體懸液的穩(wěn)定性與系統(tǒng)pH值密切相關(guān)。

研究發(fā)現(xiàn)體系隨pH值增大,穩(wěn)定性增大,ζ電位絕對(duì)值增大。一方面,由于pH值的增大,體系中負(fù)電荷數(shù)量增加,與帶負(fù)電的膠體粒子間的斥力勢(shì)壘增大,粒子越不容易發(fā)生聚集,分散性越強(qiáng),體系越穩(wěn)定;另一方面,當(dāng)體系pH值較小時(shí),將發(fā)生電中和,導(dǎo)致膠體粒子迅速聚集,破壞體系穩(wěn)定性[24]。

2.2 不同電解質(zhì)作用下煤基膠體懸液穩(wěn)定性特征

由如圖4(a)可知,隨著Na+,Ca2+,Al3+濃度的增加,煤基膠體懸液體系越來(lái)越不穩(wěn)定,其Ai/ A0逐漸減小,當(dāng)所添加的Na+濃度在10~60 mmol/ L時(shí),體系A(chǔ)i/ A0值迅速降低,當(dāng)Na+濃度達(dá)到60 mmol/ L時(shí),體系的Ai/ A0值為0.198 2,此時(shí)認(rèn)為煤基膠體懸液體系處于不穩(wěn)定狀態(tài),繼續(xù)增加Na+濃度,Ai/ A0值無(wú)明顯增大或減小的趨勢(shì);添加Ca2+后,體系A(chǔ)i/ A0值變化情況與添加Na+相似, Ca2+濃度在0.2~1.8 mmol/ L時(shí),體系A(chǔ)i/ A0值降低,在Ca2+濃度為2 mmol/ L時(shí),Ai/ A0值為0.183 0,體系處于穩(wěn)定狀態(tài);添加Al3+后,濃度在0.02~0.04 mmol/ L較小的范圍內(nèi)體系是相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),當(dāng)Al3+濃度為0.04 mmol/ L時(shí),體系A(chǔ)i/ A0值為0.173 6,此時(shí)體系處于不穩(wěn)定狀態(tài),繼續(xù)增加Al3+濃度,Ai/ A0值無(wú)明顯變化。

圖4　不同價(jià)態(tài)陽(yáng)離子下煤基膠體懸液的穩(wěn)定性和zeta電位Fig.4 Stability and zeta potential of coal-based colloid suspension under different valence cations

綜上,在實(shí)驗(yàn)條件下,分別添加Na+,Ca2+和Al3+的體系煤基膠體的CFC值分別為60,2和0.04 mmol/ L,其比例為1∶0.03∶0.007,可見以上3種價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子對(duì)煤基膠體穩(wěn)定性的影響差異較大,隨陽(yáng)離子價(jià)數(shù)的增大,膠體顆粒的聚集能力呈數(shù)量級(jí)式增大。

由圖4(b)可知,隨著Na+,Ca2+,Al3+濃度的增加,體系ζ電位逐漸增大,Na+濃度由0.2 mmol/ L增加到2 mmol/ L,其對(duì)應(yīng)的ζ電位由-37.10 mV增大到- 16.78 mV; Ca2+濃度由0.02 mmol/ L增大到0.12 mmol/ L時(shí),對(duì)應(yīng)的ζ電位由-24.70 mV增大到-13.89 mV; Al3+濃度由0.02 mmol/ L增到0.06 mmol/ L時(shí),ζ電位由- 23.66 mV增加到-2.369 mV,繼續(xù)增加Al3+濃度,ζ電位由負(fù)值轉(zhuǎn)變?yōu)檎?并且隨著Al3+濃度的增大而增大,Al3+濃度由0.07 mmol/ L增到0.12 mmol/ L,ζ電位由3.14 mV增大到5.56 mV。

綜上可知,陽(yáng)離子的價(jià)態(tài)對(duì)煤基膠體的穩(wěn)定性影響很大,出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是因?yàn)槊夯z體表面帶有負(fù)電荷,當(dāng)向體系中添加帶有正電荷的離子時(shí),會(huì)發(fā)生電中和,導(dǎo)致膠體粒子擴(kuò)散雙電層被壓縮,隨著所添加得Na+,Ca2+和Al3+價(jià)態(tài)的增大及其濃度的增大,體系中與煤基膠體所帶電荷相反的電荷越多,膠體粒子雙電層被壓縮越明顯,粒子間相互斥力逐漸減小,粒子彼此靠近,當(dāng)粒子間斥力小于范德華引力,最終在范德華引力作用下使膠體粒子發(fā)生聚集[25-26]。

由以上結(jié)果可知,體系ζ電位絕對(duì)值隨陽(yáng)離子價(jià)態(tài)及濃度的增大而減小,這是由于隨著陽(yáng)離子價(jià)態(tài)及濃度的增加,膠體粒子間斥力勢(shì)能壘降低,當(dāng)該勢(shì)能壘降到一定程度,粒子間由于范德華引力而相互聚集,使體系穩(wěn)定性下降。

由圖5(a)可知,隨著Mg2+,Ca2+,Cu2+和Zn2+濃度的增加,體系的Ai/ A0降低,Mg2+和Ca2+濃度小于0.8 mmol/ L時(shí),體系A(chǔ)i/ A0下降較緩慢, 0.8~1.2 mmol/ L時(shí),體系A(chǔ)i/ A0下降迅速,濃度為2 mmol/ L時(shí)體系A(chǔ)i/ A0值分別為0.192 5和0.183 0,體系均處于不穩(wěn)定狀態(tài);而Cu2+和Zn2+作用時(shí),濃度小于0.8 mmol/ L時(shí)體系A(chǔ)i/ A0下降較迅速, Cu2+濃度為0.8 mmol/ L時(shí)體系A(chǔ)i/ A0值為0.208 7,處于不穩(wěn)定狀態(tài),Zn2+濃度為1.2 mmol/ L時(shí)體系A(chǔ)i/ A0值為0.204 9,處于不穩(wěn)定狀態(tài),添加Cu2+和Zn2+的體系A(chǔ)i/ A0小于0.2后,繼續(xù)增大添加電解質(zhì)濃度,體系穩(wěn)定性無(wú)明顯變化。由以上現(xiàn)象可知,體系A(chǔ)i/ A0值小于0.2時(shí),所需添加二價(jià)離子濃度由大到小為:Mg2+= Ca2+>Zn2+>Cu2+;添加Cu2+和Zn2+體系的CFC值低于添加Mg2+和Ca2+體系。

由圖5(b)可知,隨著Mg2+,Ca2+,Cu2+和Zn2+濃度的增大,體系的ζ電位增大,離子濃度范圍由0.2 mmol/ L增加到2 mmol/ L,4個(gè)體系ζ電位分別由-23.934, -24.696, -26.420, - 26.420 mV增加到-13.915,-13.892,-8.004,-10.275 mV;在同一濃度條件下,添加Cu2+和Zn2+體系的ζ電位高于添加Mg2+和Ca2+的體系。

圖5　同價(jià)態(tài)陽(yáng)離子下煤基膠體懸液的穩(wěn)定性和zeta電位Fig.5 Stability and zeta potential of coal-based colloid suspension under cation with same valence cations

由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,同種價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子對(duì)體系穩(wěn)定影響也不盡相同,體系對(duì)Cu2+和Zn2+重金屬離子反應(yīng)更敏感,更易由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變成不穩(wěn)定狀態(tài)。理論上Cu2+和Zn2+的離子半徑和水合半徑相近,對(duì)體系穩(wěn)定性的影響應(yīng)該相似,但實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者對(duì)體系的影響存在一定差別,可能是由于Cu2+專性吸附所引發(fā)的聚集使煤基膠體借助于Cu2+的配位吸附而形成以配位鍵和氫鍵為主要鍵合力的更大分子量的超分子聚合體,從而使Cu2+在相同濃度下較Zn2+更敏感[26]。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,ζ電位對(duì)體系的影響同上。

2.3 不同實(shí)驗(yàn)條件下CFC值和ζ電位的相關(guān)性

采用SPSS Statistics 21對(duì)不同pH和電解質(zhì)條件下的CFC值和ζ電位值進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果見表1。由表1可知,不同pH(4,5,6,7,8,9)條件下的CFC值和ζ電位具有顯著負(fù)相關(guān)性,且均達(dá)到0.01水平;加入Na+,Ca2+,Mg2+和Al3+后,體系CFC值和ζ電位同樣具有顯著負(fù)相關(guān)性,且均達(dá)0.01水平;而加入Cu2+和Zn2+后,體系CFC值和ζ電位的相關(guān)系數(shù)僅為-0.280和-0.553,無(wú)顯著相關(guān)性。

表1　不同pH值和電解質(zhì)條件下CFC和ζ電位相關(guān)性系數(shù)Table 1 CFC and ζ-potential correlation coefficient under different pH conditions

由以上結(jié)果可知,在不同pH值和Na+, Ca2+,Mg2+,Al3+不同價(jià)態(tài)離子條件下,CFC值和ζ電位值均具顯著相關(guān)性,因此可用ζ電位代替CFC表征膠體的穩(wěn)定性,但是研究體系中Cu,Zn等重金屬可能影響ζ電位表征膠體穩(wěn)定性的準(zhǔn)確性。

3 結(jié) 論

(1) pH = 4,5,6,7,8,9,電解質(zhì)濃度為0~200 mmol/ L時(shí),煤基膠體穩(wěn)定性隨體系pH值的增加而提高,隨電解質(zhì)濃度的增加而下降。

(2)隨所添加Na+,Ca2+,Al3+離子價(jià)態(tài)的增加,煤基膠體穩(wěn)定性降低;添加同價(jià)態(tài)陽(yáng)離子Ca2+,Mg2+, Zn2+,Cu2+條件下,煤基膠體體系對(duì)重金屬Zn2+,Cu2+的反應(yīng)更敏感,更易出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。

(3)在pH=4,5,6,7,8,9條件下,體系CFC值和ζ電位具有顯著負(fù)相關(guān)性,且均達(dá)到0.01水平;加入電解質(zhì)Na+,Ca2+,Mg2+和Al3+后,體系CFC值和ζ電位同樣具有顯著負(fù)相關(guān)性,且均達(dá)0.01水平;而加入電解質(zhì)Cu2+和Zn2+后,體系CFC值和ζ電位無(wú)顯著相關(guān)性。

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Stability of coal colloid under different environmental parameters

XU Duan-ping,LI Xiao-bo,XUE Yang,GUO Chun-hua,CUI Fang-fei

(College of Environmental Science and Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin 123000,China)

Abstract:In order to study the stability of coal colloid under different environmental parameters,this study is to investigate the stability of coal colloid under the conditions of different pH (pH=4-9) values and different cations (Na+, Ca2+,Al3+,Mg2+,Cu2+and Zn2+).The coal colloid was extracted by using centrifugation method with the coal samples collected from the bottom of coal hill at Wulong Mine in Fuxin,Liaoning,China.The zeta potential of coal colloidal suspension was measured to investigate the stability of coal colloid under different conditions.The results show that the stability of coal colloid tends to increase and decrease respectively with the increase of pH value and the cationic valence,and is similar in the presence of non-heavy metal ions of same valence.Heavy metal ions of same valence are more likely to result in an unstable system than non-heavy metal ions.Absolute value of suspension zeta potential tends to decrease with the increase of cationic valence and increase with the increase of pH value,and the absolute value of heavy metal ions is lower than that of non-heavy metal ions.The CFC and zeta potential are significantly negative correlated,both reach 0.01 level,under different solution pH values and different cations (Na+,Ca2+,Mg2+,Al3+),however,had no significant correlation in the presence of Cu2+and Zn2+.

Key words:coal colloidal;stability;pH;electrolyte;zeta potential

通訊作者:李曉波,女,遼寧凌源人,碩士研究生。E-mail:lxb788997@126.com

作者簡(jiǎn)介:許端平(1961—),男,江蘇溧水人,副教授,博士。E-mail:xdp1961@ sina.com。

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41373125)

收稿日期:2015-04-29

中圖分類號(hào):X592

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):0253-9993(2015)08-1936-06