我国低阶煤资源丰富,是煤炭生产和供应的重要组成部分。浮选是低阶煤提质利用的有效途径,然而低阶煤表面含氧官能团多、疏水性差,导致传统烃油类捕收剂浮选效率低、药耗量大。众多学者们研究发现一系列烃油-羧酸复配捕收剂均可不同程度地提高低阶煤浮选效率,但效果存在明显差异,不同种类的羧酸在复配捕收剂中的构效关系是造成差异的主要原因。而且,药剂分子与低阶煤/水分子的相互作用影响着其在煤/水界面的组装结构,进而关系到界面吸附行为,最终决定了低阶煤浮选过程效率。当前,烃油-羧酸复配捕收剂的微观作用机理研究在逐步开展,但是其在低阶煤/水的界面组装机制及结构仍未明晰。从量子化学、全原子分子以及粗粒化分子多尺度研究液相条件下不同种类的烃油-羧酸复配捕收剂与低阶煤的相互作用,有利于厘清不同种类的羧酸在复配捕收剂中的构效关系,揭示烃油-羧酸复配捕收剂在低阶煤/水界面的吸附机理和组装机制,构建烃油-羧酸复配捕收剂与低阶煤的多尺度界面作用理论,为复配捕收剂的筛选设计与低阶煤浮选强化提供理论基础。论文以神东低阶煤为研究对象,十二烷（D）作为烃类油与不同羧酸（戊酸、癸酸、十四酸、十一烯酸、苯丙酸、2-丁基辛酸和癸二酸）分别组成烃油-羧酸复配捕收剂（命名为D-羧酸,例:D-癸酸）,采用模拟计算与实验室试验相结合的方法,研究了烃油-羧酸复配捕收剂在低阶煤/水界面的多尺度相互作用机理,考察了羧酸碳链长度、碳链不饱和键类型、羧基位置和羧基数量的影响规律。首先,通过量子化学计算研究了羧酸与低阶煤/水的相互作用。随着碳链长度的增加,羧酸与低阶煤/水的相互作用也会增强,但是不论碳链长短,羧酸分子会优先与低阶煤表面有羧基的位点相互作用,其与低阶煤表面有羟基的位点或水分子间的相互作用相当,可能会存在竞争吸附。含不饱和键碳链的羧酸与低阶煤/水间的相互作用要强于无不饱和键碳链的羧酸,且其整体上加强了与水分子间的相互作用,甚至苯丙酸会优先与水分子作用,这对复配捕收剂作用于低阶煤浮选是不利的。羧基位置对于羧酸与低阶煤/水的相互作用强度影响不大,且不论羧基位置与否,羧酸与低阶煤的相互作用均要强于其各自与水分子的相互作用。有着两个羧基的癸二酸与低阶煤/水的相互作用均很强,这在液相环境中势必会造成较强的竞争,可能对D-癸二酸复配捕收剂在低阶煤表面的吸附造成负面影响。其次,借助于全原子分子动力学模拟、原子力显微镜和X射线光电子能谱仪,从分子尺度研究了烃油-羧酸复配捕收剂在低阶煤/水界面的吸附行为和强度。在液相环境下,碳链长度适中的羧酸有助于提高复配捕收剂各组分分子的扩散能力且其对应的复配捕收剂在低阶煤表面的吸附强度更高,同时证明碳链长度较长的羧酸与水之间较强的相互作用影响其与低阶煤间的相互作用。无不饱和键碳链的羧酸有助于提高整个复配捕收剂各组分分子的扩散能力,增强了其对应的复配捕收剂在低阶煤表面的吸附量,同时含碳碳双键的羧酸要远强于含有苯环的羧酸。羧基位置在碳链位置偏中间的2-丁基辛酸因其较为特殊的拓扑分子结构,使得其对应的复配捕收剂较羧基位置在碳链尾端的D-癸酸在低阶煤/水界面有着更强的立体空间。多数有两个羧基的癸二酸至少一个羧基朝向水相中,对削弱低阶煤/水界面间的氢键网格不利,大幅度减少了D-癸二酸在低阶煤表面的吸附。在此基础上,运用粗粒化分子动力学模拟和和频振动光谱技术,揭示了烃油-羧酸复配捕收剂在低阶煤/水界面分子组装机制及结构。复配捕收剂分子在煤/水界面组装过程中,D以及与其碳链长度相近的癸酸分子的分子轴均会更倾向于平行吸附于芯片表面,更利于药剂分子的铺展。有着不饱和键碳链的羧酸与D分子间较强的相互作用影响了复配捕收剂在低阶煤表面的铺展与覆盖。羧基位置在碳链偏中间位置的D-2-丁基辛酸中的分子的第一层吸附要更为平行且有序,2-丁基辛酸中的羧基与低阶煤表面联系更紧密,在极性水相中,与低阶煤表面的吸附更为牢靠。有着两个羧基的D-癸二酸中的D和癸二酸更倾向于同种类的分子形成团簇或者聚集体,较多的癸二酸聚集在一起倾向垂直于低阶煤表面吸附,这样就没有很好地达到复配捕收剂中各组分协同作用的目的,使得D-癸二酸整体上对低阶煤表面亲疏水位点的覆盖效果差于D-癸酸。最后,基于多尺度研究成果,开展了复配捕收剂对低阶煤的润湿行为与浮选性能研究。对于不同碳链长度的烃油-羧酸复配捕收剂,使用羧酸碳链长度适中的复配捕收剂更易吸附在低阶煤表面。对于不同不饱和键碳链的烃油-羧酸复配捕收剂,使用无不饱和键碳链的复配捕收剂对低阶煤浮选效果最好,使用含碳碳双键的复配捕收剂的效果要好于含苯环的。对于不同羧基位置的烃油-羧酸复配捕收剂,使用羧基在碳链偏中间位置的复配捕收剂在低阶煤表面的铺展效果较好。对于不同羧基数量的烃油-羧酸复配捕收剂,使用羧酸只有一个羧基的复配捕收剂更有利于排开低阶煤表面的水化膜。该论文有图114幅,表50个,参考文献180篇。