[发明专利]一种煤颗粒表面覆膜提高煤电解制腐植酸收率的方法

说明书

本发明属于煤化工技术领域，提供了一种煤颗粒表面覆膜提高煤电解制腐植酸收率的方法，解决了煤电化学氧化腐植酸收率低的问题。煤颗粒表面被表面活性剂十二烷基磺酸铁覆盖形成亲水膜层悬浮于氢氧化钾溶液中，由于亲水膜层的存在，改善了煤颗粒表面亲水性，有效提高了电流强度，并使产物腐植酸更容易与煤颗粒分离，从而提高煤电化学氧化制取腐植酸的收率。

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及到设计一种煤颗粒表面覆膜技术和煤浆液电解氧化制取腐植酸技术领域。

背景技术

腐植酸是一种由芳香族及其多种官能团构成的高分子有机酸，占土壤和水圈生态体系中总有机质的50％～80％，被看作是一种绿色友好的大分子有机物，而广泛用于农业、林业、化工业、建材、医药卫生和环保等各个领域，受到了广泛的关注和应用。

我国是煤炭大国，在我国探明煤炭资源中，低阶煤占59％，其中有90％以上用作发电、工业锅炉和民用燃料直接燃烧。近年来，国家和企业迫切需要发展具有高效、低耗和经济的低阶煤利用技术。以煤氧化为手段，利用氧化性基团切断煤大分子，直接制备具有高附加值的化学品，是煤炭清洁、高效、分质利用的有效途径。

煤氧化可分为化学氧化和电化学氧化，由于化学氧化过程中会产生大量废水，在日益严格的环保要求下逐渐淡出了人们的视线。煤的电化学氧化，具有操作条件温和、设备要求简单、节省能耗、工艺流程简单等优势，符合绿色生产概念，是最有潜力的煤氧化技术之一。目前，煤氧化制备腐植酸普遍存在氧化效率低，腐植酸收率不高的问题。

针对现有煤电化学氧化技术不足，本发明提供了一种煤颗粒表面覆膜技术应用到电解煤浆中来解决煤电化学氧化腐植酸收率低的问题。

发明内容

针对现技术的不足，本发明提供了一种煤颗粒表面覆膜提高煤制取腐植酸收率的方法。此方法为煤颗粒表面可以被表面活性剂十二烷基磺酸铁[Fe(DDS)₃]覆盖形成亲水膜层悬浮于阳极电解液(氢氧化钾)溶液中，由于亲水膜层的存在，可有效提高电流强度，并使产物腐植酸更容易与煤颗粒分离，从而提高煤电化学氧化制取腐植酸的收率。

本发明的技术方案：

一种煤颗粒表面覆膜提高煤电解制腐植酸收率的方法，步骤如下：

(1)制备十二烷基磺酸铁：将摩尔比3：1的十二烷基苯磺酸钠和硝酸铁添加到水中进行混合，控制硝酸铁的浓度为0.013g/mL；70℃恒温搅拌，生成的沉淀经过抽滤及多次水洗后，进行重结晶，干燥得到十二烷基磺酸铁；

(2)将煤样粉碎至200目以下；用环己烷溶解步骤1得到的十二烷基磺酸铁，得到成膜溶液，成膜溶液中十二烷基磺酸铁的浓度为0.002～0.01g/ml；将煤样浸泡在成膜溶液中，浸泡1～3h之后进行过滤干燥制得处理后煤样；

(3)将步骤(2)中制得的处理后煤样加入到浓度5～15wt.％的氢氧化钾溶液中制得水煤浆溶液，水煤浆溶液中处理后煤样的浓度为30g/L～75g/L，超声处理后加入到阳极池中；阴极池加入与阳极相同浓度的氢氧化钾溶液，然后装好电极，同时打开磁力搅拌器搅拌煤浆液，用循环水泵保持电解池的温度。

(4)打开电化学工作站进行反应，反应过程选用恒电压电化学测试方法。

(5)反应结束后，将煤浆液进行抽滤、离心、酸化、过滤、干燥得到腐植酸，称取腐植酸重量计算得到腐植酸收率。

步骤(2)用于煤样1制备水煤浆的表面活性剂用量为煤样质量的0.1％，用于煤样2制备水煤浆的表面活性剂用量为煤样质量的0.5％。

步骤(3)中所用的电极是各种材质和材料的电极，包含但不限于本专利所举实施例中使用的阴极铂电极和阳极镍电极；其中温度为40～60℃；煤浆浓度为30g/L～75g/L(以干燥无灰基为基准)；时间为2～6h。