1、润湿分散作用
当煤粒在水中时,添加剂分子通过其疏水基和煤表面结合,以亲水基朝水的定向排列方式把水分子吸附在煤粒表面,变疏水性为亲水性,借水化膜将煤粒隔离开,减少煤粒间的阻力,从而达到降粘的作用。
2、静电斥力分散作用
著名的DLVO理论认为,胶体颗粒稳定存在的先决条件是颗粒间的静电斥力大于颗粒间的范德华引力。煤粒在弱酸至碱性很宽的pH值范围内,表面均带负电荷,当吸附了阴离子型添加剂后,更增加了煤粒的静电斥力,煤粒之间不易接近,难以形成聚集状态,可增强水煤浆的分散稳定性。

3、空间位阻效应
所谓空间位阻分散作用是指使煤粒表面吸附一层物质,如添加剂分子等,这样就在颗粒间增加了一层屏障,被吸附的大分子添加剂在煤表面形成三维水化膜,当膜厚度达到或超过10nm时,粒子间作用力变为无穷小,很难发生絮凝沉淀;当两个煤粒碰撞或靠拢到它们之间的距离小于两倍吸附层厚度时,则出现压缩效应的渗透效应而使体系的熵增加,产生熵斥力,产生较强的空间位阻而使煤粒分散悬浮,见图1(a)。
图1 颗粒表面吸附添加剂示意图
添加剂的非极性疏水基吸附在煤粒表面上,其亲水基朝外伸入溶液中,使煤粒的疏水表面转化为亲水表面,并形成一层水化膜使团絮的煤粒分开,见图1 (b),它使相互靠近的煤粒相互排斥而分散悬浮。离子型添加剂还可以增加煤粒表面电性,表面吸附的离子和水分子结合形成水化膜,水化膜中的水由于受到表面离子电场的吸引而成定向排列,当颗粒相互靠近时, 水化膜受挤压变形,引力则力图恢复原来的定向,这样就使水化膜表现出有一定弹性,因此水化膜也是一种空间位阻。所以当用阴离子添加剂和非离子添加剂复配时, 既有厚的吸附膜层,又有定向水化膜,产生的空间位阻较大,分散稳定性好。水煤浆添加剂是一种表面活性剂,由疏水基和亲水基两部分构成。添加剂的主要作用是改变煤粒的表面性质,增强静电斥力,促进煤粒均匀分散在水中,防止煤粒聚结,提高水煤浆的流动性。添加剂的分散作用主要包括以下三方面:
1、润湿分散作用
当煤粒在水中时,添加剂分子通过其疏水基和煤表面结合,以亲水基朝水的定向排列方式把水分子吸附在煤粒表面,变疏水性为亲水性,借水化膜将煤粒隔离开,减少煤粒间的阻力,从而达到降粘的作用。
2、静电斥力分散作用
著名的DLVO理论认为,胶体颗粒稳定存在的先决条件是颗粒间的静电斥力大于颗粒间的范德华引力。煤粒在弱酸至碱性很宽的pH值范围内,表面均带负电荷,当吸附了阴离子型添加剂后,更增加了煤粒的静电斥力,煤粒之间不易接近,难以形成聚集状态,可增强水煤浆的分散稳定性。
3、空间位阻效应
所谓空间位阻分散作用是指使煤粒表面吸附一层物质,如添加剂分子等,这样就在颗粒间增加了一层屏障,被吸附的大分子添加剂在煤表面形成三维水化膜,当膜厚度达到或超过10nm时,粒子间作用力变为无穷小,很难发生絮凝沉淀;当两个煤粒碰撞或靠拢到它们之间的距离小于两倍吸附层厚度时,则出现压缩效应的渗透效应而使体系的熵增加,产生熵斥力,产生较强的空间位阻而使煤粒分散悬浮,见图1(a)。
图1 颗粒表面吸附添加剂示意图
添加剂的非极性疏水基吸附在煤粒表面上,其亲水基朝外伸入溶液中,使煤粒的疏水表面转化为亲水表面,并形成一层水化膜使团絮的煤粒分开,见图1 (b),它使相互靠近的煤粒相互排斥而分散悬浮。离子型添加剂还可以增加煤粒表面电性,表面吸附的离子和水分子结合形成水化膜,水化膜中的水由于受到表面离子电场的吸引而成定向排列,当颗粒相互靠近时, 水化膜受挤压变形,引力则力图恢复原来的定向,这样就使水化膜表现出有一定弹性,因此水化膜也是一种空间位阻。所以当用阴离子添加剂和非离子添加剂复配时, 既有厚的吸附膜层,又有定向水化膜,产生的空间位阻较大,分散稳定性好。