磺化改性褐煤腐植酸的优化制备及其性能分析

"该文研究了褐煤腐植酸的磺化改性工艺，以提高其亲水性能。采用Na2SO3作为磺化剂，通过单因素实验和正交实验，探究了磺化温度、磺化剂固液比和磺化时间对磺化度的影响。结果显示磺化温度影响最大，其次是磺化时间，固液比影响较小。最优条件为磺化温度50℃，固液比2:20，磺化时间90分钟，得到磺化度为17.72%的磺化腐植酸。通过红外光谱分析证实磺化改性成功，磺酸基团显著增加。热重分析显示磺化腐植酸在200℃以下稳定，超过200℃开始裂解，330℃以下裂解为吸热，330℃以上为放热。" 本文详细探讨了褐煤腐植酸磺化改性的工艺优化及其表征。腐植酸是一种广泛存在于煤炭中的有机物质，具有良好的吸附性能，但其亲水性相对较弱。为了提升这一性能，科研人员采用磺化方法对其进行改性。磺化是向化合物中引入磺酸基(-SO3H)的过程，可以增强材料的亲水性和离子交换能力。 实验中，选取Na2SO3作为磺化剂，通过改变磺化温度、磺化剂固液比和磺化时间三个关键参数，对磺化度进行了系统研究。通过单因素实验和正交实验设计，研究人员发现磺化温度对磺化度的影响最大，其次是磺化时间，磺化剂固液比的影响相对较小。在最佳条件下，即磺化温度为50℃，固液比为2:20，磺化时间为90分钟，制得的褐煤磺化腐植酸磺化度达到17.72%，这表明改性效果显著。 为了进一步确认磺化改性的成功，作者利用红外光谱分析进行了化学结构表征。红外光谱结果显示，磺化腐植酸中苯环、羧基、羟基和酚羟基等官能团存在，且磺酸基团的数量明显增加，证明了磺化改性的有效性。 此外，热重分析(TGA)被用来评估磺化腐植酸的热稳定性。分析表明，磺化腐植酸在200℃以下保持稳定，超过这个温度会发生裂解反应。在330℃以下，裂解反应表现为吸热，而高于330℃时则转变为放热过程。这些热稳定性的数据对于磺化腐植酸的实际应用，如在废水处理或土壤改良中的耐温性评估至关重要。 本文提供的磺化改性工艺对褐煤腐植酸的亲水性有显著提升，并通过红外光谱和热重分析对其改性效果进行了科学验证。这些研究结果对于优化腐植酸的性能、拓展其在环保和能源领域的应用具有重要价值。