煤在洗选过程中会产生大量细粒煤和细泥物质。煤泥水中这些细粒煤粒度细、灰分高、粘性大,造成煤泥水沉降与固液分离困难。煤泥水中的细泥物质主要是黏土矿物,黏土矿物粒度细,并且在水中浸泡后易分散成更细的颗粒,在煤泥水体系中形成难以沉降的稳定的胶体悬浮液。黏土矿物（蒙脱石）由于其分散性更强,电负性更大以及其特殊的层状结构,是造成煤泥水沉降效率低下最为显著的黏土矿物。说明微细蒙脱石和煤炭是造成煤泥水难沉降与固液分离困难的主要原因。找到合理有效的煤泥水沉降的方法至关重要。本文通过季铵盐表面活性剂（QASs）对煤泥水进行了沉降,并研究了 QASs分别与蒙脱石和煤炭之间的范德华相互作用。在QASs-蒙脱石的范德华作用研究中,蒙脱石的硅氧烷表面以及试剂有机官能团的介电常数和折射率很难通过试验获得,因此,难以通过Lifshitz理论研究水溶液中季铵盐表面活性剂（QASs）亲水端与蒙脱石间的范德华相互作用。本文通过实验比较了 5种不同的QASs（十二烷基三甲基氯化铵DTAC、十六烷基三甲基氯化铵CTAC、十八烷基三甲基氯化铵STAC、十六烷基二甲基苄基氯化铵HDBAC和十六烷基氯化吡啶CPC）与蒙脱石表面的范德华作用规律。根据QASs亲水端与蒙脱石之间的偶极作用,可分为（1）固定偶极-固定偶极相互作用;（2）诱导偶极-固定偶极相互作用;（3）诱导偶极-诱导偶极相互作用。对于具有不同亲水端的QASs,在水溶液中与蒙脱石表面间的相互作用与亲水端基团偶极大小成正相关,其中CPC（范德华能WVDW=-19.104kJ/mol,范德华作用常数 C=2.06× 10-72 J.m6）＞HDBAC（WVDW=-14.767 kJ/mol,C=1.37×10-72 J·m6）＞CTAC（WVDW=-10.863 kJ/mol,C=1.26×10-72 J·m6）,（?）（WVDW=-17.533 kJ/mol,C=1.89×10-78J·m6）＞（?）（WVDW=-13.196kJ/mol,C=1.22×10-78J·m6）＞（?）（WVDW=-9.305 kJ/mol,C=1.14×10-78J·m6）。疏水基团与蒙脱石之间的相互作用主要为诱导偶极-诱导偶极相互作用,对于带有不同疏水端的QASs,其与蒙脱石之间的范德华作用能的差异是因为疏水端CH2吸附的叠加作用差异,其中STAC（WVDW=-11.062 kJ/mol,C=1.11×10-72 J·m6）＞CTAC（WVDW=-10.863 kJ/mol,C=1.26×10-72 J·m6）＞DTAC（WVDW=-10.496 kJ/mol,C=1.62×10-72J·m6）,其中CH3（WVDW=-0.143 kJ/mol,C=1.75×10-80 J·m6）＞CH2（WVDW=-0.095 kJ/mol,C=1.17×10-80 J·m6）。通过 Zeta 电位及吸附量实验研究了静电吸附量与范德华吸附量,获得了 QASs在蒙脱石表面的平均吸附距离,分别为 dDTAC=2.13 nm、dC TAC=2.03 nm、dSTAC=1.98 nm、dHDBAC=1.95 nm、dCPC=2.00 nm。另外,FTIR结果确定QASs的吸附为物理吸附,环境SEM定性观测了疏水絮团的形貌,FBRM、TG-DSC及沉降上清液透光率定量分析了 QASs的疏水作用强弱,C80吸附热和吸附量实验分析了 QASs疏水作用。煤表面与QASs之间的相互作用对吸附和煤泥水的固液分离至关重要。在QASs-煤的范德华作用研究中,为了研究疏水表面（煤表面）与小分子有机物之间的相互作用,利用原子力显微镜测量了有机物[硝基和苯基、吡啶、苯基、烷基链（己基）或环烷基（己基）]与煤岩组分（壳质组或惰质组）之间的相互作用力。相互作用强度依次为硝基和苯基＞吡啶＞苯基＞烷基链（己基）＞环烷基（己基）,并且,壳质组＞惰质组。壳质组比惰质组具有更大的疏水性,疏水性越强相互作用力越大。使用五种QASs（DTAC、CTAC、STAC、HDBAC和CPC）处理褐煤和煤泥水,对比处理后褐煤表面的复吸水率和煤泥水的沉降,QASs疏水改性的顺序为CTAC＞HDBAC＞DTAC＞CPC＞STAC。因此,煤表面与有机物之间的相互作用需要考虑两个规则:（1）煤表面的溶剂化或疏水特性;（2）有机物的范德华力。规则1和规则2的本质区别在于,随着疏水颗粒尺寸的增加,界面周围的水分子间的氢键结构会发生很大的变化,这就形成了巨大的疏水特性或溶剂化作用。在水溶液中,煤泥水沉降效率与表面活性剂亲水端偶极大小成负相关。表面活性剂亲水端偶极越大,其与煤表面的相互作用越强。煤的疏水性越强,煤的表面水密度越低,表面活性剂与亲水颗粒表面的高密度水斥力越大,导致煤泥水的沉降效果越差。因此,亲水端偶极小的QASs更适合于煤泥水沉降。