Probing the interaction between coal particle and collector using atomic force microscope and density functional theory calculation

相互作用能 吸附 密度泛函理论 十二烷 烟煤 化学 DLVO理论 化学物理 分子动力学 材料科学 纳米技术 化学工程 计算化学 胶体 物理化学 分子 有机化学 工程类
作者
Xiaopeng Sun,Wenli Liu,Qiming Zhuo,Penghui Wang,Junfeng Zhao
出处
期刊:Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects [Elsevier]
卷期号:660: 130916-130916 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.colsurfa.2022.130916
摘要

Revealing the interaction mechanism between coal and collector is essential for coal flotation. However, direct determination of the interaction force between coal and collector has rarely been reported. In this work, an atomic force microscope (AFM) was used to directly measure the interaction between collectors, i.e., n-dodecane, nonyl benzene and sub-bituminous coal (SC), bituminous coal (BC) and anthracite coal (BC) with different metamorphic degrees, and density functional theory calculation (DFT) was used to simulate the interaction mechanism of coal and collectors at the molecular level. The results indicate that the interaction force between coal and collector improves with the increase of coal metamorphic degrees for the same type of collector. Extended DLVO fitting reveals that the hydrophobic interaction decays exponentially. Consistent with the AFM force measurement results, the adsorption energy between the coal and the collector calculated by DFT all show that the interaction between n-dodecane and the three types of coals is weaker than that of nonyl benzene. This work provides quantitative information on the molecular interaction mechanism underlying the adsorption of collectors on the coal of varying surface chemistry at the nanoscale, with valuable implications for developing influential collectors for coal preparation and many other engineering processes.

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