表面活性剂对无烟煤调控机制

为了降低粉尘对人体的危害,通过分子模拟和试验分析相结合,从宏观和微观双角度,综合地探究表面活性剂对无烟煤的润湿调控机制.采用分子动力学模拟出的空间分布、非键相互作用、氢键作用来比较阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂在无烟煤润湿方面的异同,试验选用的试剂为:(脂 肪 醇 聚 氧 乙 烯 醚)AEOＧ９、(十 二 烷 基 苯 磺 酸 钠)SDBS、(顺丁烯二酸二异辛酯磺酸盐)快渗 T和(壬基酚聚氧乙烯醚)NPＧ１０.通过动态表面张力试验探究试剂对水的改性效果,采用红外光谱试验探究试剂对无烟煤的改性效果.结果表明:表面活性剂在液固界面定向排列,但阴离子表面活性剂有序性更强.阴离子表面活性剂对静电作用力的提升高于非离子表面活性剂,对氢键作用力的提升低于非离子表面活性剂.试验的４种试剂能大幅度降低水的表面张力,经试剂处理的无烟煤其亲水基团提升,润湿性增强,快渗 T的润湿作用最“温和”.     

表面活性剂复配对煤尘润湿性能的影响研究

为解决井下煤尘不易被水润湿的问题,选取表面活性剂进行复配,加入水中制成复配溶液,用以改善水对煤尘的润湿性能。对22种不同类型的表面活性剂进行煤尘沉降实验,优选出5种表面活性剂,并将优选出的表面活性剂进行等比例复配,得到9种表面活性剂复配溶液。对表面活性剂复配溶液再次进行煤尘沉降实验,结果表明：在复配剂质量分数为0.20%～0.60%时,快渗T和SAS-60的复配溶液比SAS-60单体溶液对煤尘具有更好的润湿效果;在复配剂质量分数为0.30%～0.50%时,OA-12 和Lutensol XP-90的复配溶液比2种表面活性剂单种溶液对煤尘具有更好的润湿效果。     

不同类型表面活性剂复配对煤尘润湿特性的影响研究

为降低工业生产中的细微粉尘浓度,针对优选出的3种不同类型的活性剂单体采取二元单体复配的方式进行试验研究,通过润湿性能研究并分析表面活性剂对降尘效率的影响。研究结果表明,阴离子与非离子型、阴离子与两性离子型表面活性剂复配均可产生协同增效效应,其中AES与AEO-9质量比为5∶1至1∶5及AES与LAB-35质量比为5∶1、4∶2时增效显著。拟合结果显示：雾滴粒径在40～130μm内无尘雾滴粒径D_w与被捕粉尘平均粒径ΔD之间存在函数关系式,且PM₁₀的最佳捕尘雾滴粒径为80～120μm。     

4种阴离子表面活性剂在煤沥青表面的润湿规律

为了探讨分散剂溶液对煤沥青表面的润湿性能,通过表面张力与接触角的测定研究了SDS,SDBS,NA和SN四种结构互异的阴离子表面活性剂溶液在煤沥青表面的润湿规律,并探讨了表面活性剂溶液在煤沥青表面的临界表面张力、铺展系数、黏附功和吸附机理。结果表明,SDS和SDBS溶液的表面张力和接触角均低于NA和SN,且计算得出的铺展系数高于NA和SN,而黏附功则低于NA和SN,说明SDS和SDBS溶液在煤沥青表面的润湿性强于NA和SN,而黏附性则低于NA和SN。4种表面活性剂的γlg-cosθ曲线均符合Zisman理论。SDS和SDBS的黏附张力(γ1gcosθ)与表面张力(γ1g)的曲线呈线性关系,可推测这两种表面活性剂分子在煤沥青表面的范德华吸附是润湿过程的主导因素。     

复配型表面活性剂对煤尘润湿效果的优选研究

为研究复配型表面活性剂对不同粒径煤尘的润湿效能,对红庆河煤矿3-1煤层3个不同粒径的煤尘样品进行沉降试验研究.通过单体沉降试验优选表面活性剂发现,阴离子表面活性剂对煤尘的润湿能力优于非离子和两性离子表面活性剂.再对优选出的4种表面活性剂进行复配沉降试验,发现添加阴离子表面活性剂的0.04％快渗T溶液对煤尘的润湿效果是添...     

表面活性剂对神东低阶煤润湿改性机理研究

为了探究表面活性剂对神东低阶煤的润湿改性机理,选取三种不同类型的表面活性剂,采用润湿改性试验、接触角试验、Zeta电位试验、FTIR分析和分子动力学模拟的方法,对表面活性剂的润湿改性机理进行了研究.试验结果表明:非离子型表面活性剂(曲拉通X-100)对于煤的润湿改性能力最强,其次是阴离子型表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)...     

Gemini表面活性剂对褐煤润湿改性研究

为研究Gemini季铵盐表面活性剂在褐煤表面吸附对煤表面润湿性的影响,考察了Gemini表面活性剂在褐煤表面的吸附特性及吸附表面活性剂对褐煤表面润湿性的改性效果,结果表明,在一定范围内,增大Gemini季铵盐表面活性剂溶液初始浓度,表面活性剂在褐煤表面的吸附量会增大,溶液p H值在6~7和提高溶液温度,有利于表面活性剂与煤吸附过程的进行。     

煤体表面粗糙度对非阳离子表面活性剂润湿性影响的实验研究

在水中加入非阳离子表面活性剂可有效增强水对煤体表面的润湿性,煤体表面的润湿性受溶液种类和煤体表面物理化学性质影响。为研究煤体粗糙度对表面润湿性的影响,采用5种不同表面粗糙度的型煤和5种非阳离子表面活性剂,使用SJ-210表面粗糙度测量仪、JC2000D型动态接触角测量仪等设备进行实验,分别计算了各溶液润湿型煤的表面能。结果表明:型煤表面粗糙度介于0.5~5μm之间,非阳离子表面活性剂溶液在型煤表面形成的接触角与型煤表面粗糙度呈负相关,型煤表面能与表面粗糙度呈正相关;非阳离子表面活性剂质量分数0.01%时,型煤表面粗糙度对脂肪醇聚氧乙烯醚润湿性的影响程度最大,质量分数0.05%时,对癸基葡萄糖苷影响最大,质量分数0.10%时,对十二烷基硫酸钠影响最大,质量分数0.20%时,对脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠影响最大,质量分数0.40%时,对癸基葡萄糖苷影响最大;质量分数越低的表面活性剂润湿性受型煤表面粗糙度影响越大,在实验室使用低质量分数表面活性剂溶液对型煤进行润湿实验时,控制型煤的表面粗糙度具有重要意义。     

煤尘表面含氧官能团对煤尘润湿性能的影响

采用光学接触角测量仪,测量了不同煤质的微细煤尘对去离子水以及添加氯化钙、水玻璃、丁二酸纳、十二烷基磺酸钠、十二磺基硫酸钠等表面活性剂水溶液的润湿接触角。通过红外光谱技术,对煤尘表面的化学结构特别是含氧官能团进行了测量,并分析了其对颗粒表面的表面活性剂溶液润湿性能的影响,同时对不同煤质微细煤尘进行了工业分析,建立了煤尘润湿性与煤尘煤质参数及其表面含氧官能团含量之间的耦合关系,研究发现煤尘的固定碳含量、表面含氧官能团中的羰基基团、游离OH基团对煤尘的润湿性能具有显著的影响。     

表面活性剂强化喷雾用水润湿性能的实验研究

表面活性剂可提高喷雾用水的润湿性能,从而改善喷雾降尘效果.研究开展了4种表面活性剂溶液润湿不同类型煤尘性能的实验,并考察了表面活性剂种类、质量分数等因素的影响.表面张力实验显示,随着表面活性剂质量分数的增大,溶液的表面张力会不断减小,其中阴离子表面活性剂SDBS在降低表面张力的效率和效能方面最优.接触角实验表明,随着表面活性剂质量分数的提高,液滴在煤尘压片上的接触角不断减小,溶液润湿性能不断提高,其中OP-10溶液的润湿性能最优,在相同的质量分数下,能够获得最小的接触角.     

表面活性剂复配对低阶煤煤尘润湿性的影响

为解决煤尘不易被水润湿的问题,选取表面活性剂加入水中制成复配溶液。通过测定自来水、5种不同类型表面活性剂单体溶液及5种复配溶液的表面张力、煤尘接触角及煤尘沉降时间,研究表面活性剂复配对煤尘润湿性的影响规律。结果表明:阴离子与非离子、阴离子与阴离子、非离子与非离子表面活性剂复配都可以起到协同增效作用,显著提高煤尘的润湿性。其中质量分数为0.06%的快速渗透剂T和质量分数为0.20%的烷基糖苷APG复配溶液润湿煤尘效果最佳,100 mg煤尘沉降时间为0.22 min。研究结果可为表面活性剂的选取提供参考。     

无机盐对表面活性剂润湿煤尘的影响

为提高表面活性剂润湿煤尘的效果,选择NaCl、Na2SO4、CaCl2、MgCl2共4种无机盐分别加入快渗T、SAS-60、OA-12、Lutensol XP-90表面活性剂中,以改善表面活性剂对煤尘的润湿性能。分别将4种无机盐按照0.1%的质量分数与质量分数为0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%、0.60%、0.80%、1.00%的4种表面活性剂单体溶液进行复配,通过煤尘润湿沉降实验与最佳添加量确定实验,分别确定最佳无机盐以及最佳无机盐的最佳添加量。研究结果表明,NaCl对提高表面活性剂润湿煤尘的效果最好;对快渗T和SAS-60复配体系,NaCl的最佳添加范围为0.02%～0.2%,对OA-12和Lutensol XP-90复配体系,NaCl的最佳添加范围为0.02%～0.15%。     

不同类型表面活性剂对煤体的润湿性研究

为了提高现场煤层注水效果,针对润湿性较差煤体,提出采用添加表面活性剂的方法以提高煤体润湿性。以贵州百色集团六龙煤矿煤样为例,根据表面活性剂种类选出4种有代表性且廉价易得的表面活性剂,通过测定纯水和添加表面活性剂的溶液的表面张力及其与煤体的接触角,优选出磺化玻拍酸二辛酷钠盐(快速渗透剂T)作为最佳表面活性剂,最佳浓度为0.4%。     

SDS/SDBS对无烟煤润湿性影响的分子动力学模拟

为了探究阴离子表面活性剂在煤矿除尘中的微观作用机理,采用分子动力学模拟方法,选取2种常用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)与十二烷基苯磺酸钠(SDBS),研究其对无烟煤润湿性的影响。计算了表面活性剂–无烟煤吸附体系的表面粗糙度和相互作用能,分析了水–表面活性剂–无烟煤体系的相对浓度分布、径向分布函数(RDF)等系列性质,深入探讨无烟煤润湿性改变的微观原因。结果表明：阴离子表面活性剂在无烟煤上的吸附有2种方式,头基团朝向无烟煤表面的吸附与朝向液相的吸附;这种吸附是物理吸附,且范德华相互作用在吸附过程中起主导作用;SDBS中苯环的存在导致其更紧密的吸附在无烟煤表面,吸附构型更稳定。RDF与配位数结果进一步表明,在无烟煤表面酮基附近SDS与SDBS疏水能力相近;在羟基附近SDBS疏水能力强于SDS,这是SDBS吸附后无烟煤疏水性更强、润湿性改变程度更大的主要原因;苯环在无烟煤润湿性改变中起重要作用。这为煤矿除尘中表面活性剂的选取,提供了一定的依据,丰富和发展了无烟煤润湿性基础理论。对这2种阴离子表面活性剂的吸附行为和润湿性变化的分子动力学模拟评价与已有试验数据吻合较好。     

电化学强化无烟煤吸水性的实验研究

煤层注水是一种常见的降低工作面粉尘、防止瓦斯突出的方法,但无烟煤的疏水性强,煤层注水效果欠佳,电化学方法可以显著提高无烟煤表面润湿性和孔裂隙发育程度,达到强化煤层注水的目的。采用0.05 mol/L的Na₂SO₄电解液对山西晋城寺河煤矿无烟煤进行电化学改性实验,并对改性前后煤样的吸水性能、表面特性和孔隙特征进行测试和分析。研究结果表明:电化学改性后煤样的含水率较原煤的增幅随吸水时间呈现先增大后减小,最后逐渐趋于稳定的趋势,与无烟煤自然煤样相比,电化学改性后阳极、中间和阴极区域煤样自然吸水率分别提高了72.57%,87.14%和102.29%;电化学改性阳极区域发生氧化反应,使煤样中的芳烃和脂肪烃氧化为含氧官能基团,表面润湿性得到增强,煤-水动态接触角较改性前降低了25.96°,煤表面ζ电位为21.38 mV,中间和阴极区域均发生还原反应,使煤样中的烷基支链脱落,芳环发生裂解,氧的相对含量增加,煤-水动态接触角较改性前分别降低了20.40°和15.21°,煤表面ζ电位分别为-68.47,-80.01 mV;在电化学过程中产生的H⁺     

表面活性剂对无烟煤煤尘的抑尘效果研究

研究了脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO_(9))、十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基三甲基溴化胺(DTAB)3种表面活性剂溶液对晋城无烟煤呼吸性粉尘的抑尘效果。在临界胶束质量分数(CMC)下,利用悬滴法和座滴法分别测定了表面活性剂溶液的动态表面张力和在无烟煤表面的动态接触角;利用分子动力学模拟研究了表面活性剂与无烟煤的吸附强度、胶束的稳定性以及单分子在水中的扩散系数。实验结果表明:AEO_(9)溶液对煤尘的降尘效果最好,SDS次之,DTAB最差;在临界胶束质量分数(CMC)以上,悬滴平衡态表面张力值依次是AEO_(9)相似文献   

复合表面活性剂对疏水煤体协同润湿效应研究

为提高煤层注水减尘效率,选取了2种非离子与2种阴离子表面活性剂,研究了不同质量分数下单体与复合表面活性剂溶液表面张力及其对疏水煤尘润湿特性的变化规律（接触角与自然沉降速率）,对比分析了复合表面活性剂溶液对疏水煤体的协同润湿效应,探讨了协同润湿机理,并对其开展了煤层注水现场验证试验。实验结果表明：4种表面活性剂在超过临界胶束浓度后对煤尘的润湿性仍不断增强,非离子表面活性剂TX-100与阴离子表面活性剂DSS之间具有显著协同润湿效应,且该效应随溶液浓度增加呈增强趋势,复合表面活性剂在1%质量浓度时较TX-100、DSS单体表面活性剂协同润湿率分别达60.06%、132.03%,即高浓度复合表面活性剂溶液对疏水煤体具有显著协同润湿效应。利用界面化学理论对该协同润湿机理分析得到：在高浓度复合表面活性剂溶液中,表面活性剂胶束解离速率的大幅提升是其对疏水煤尘具有协同润湿效应的关键原因。为验证该协同润湿效应,在杨柳煤矿1076综掘工作面进行煤层注水现场试验,试验结果发现：利用添加1%质量分数的TX-100:DSS复合表面活性剂溶液进行注水后,综掘巷减尘率达71.04%,较仅添加0.05%TX-100...     

红星河煤泥浮选表面活性剂促进机理研究

采用工业分析、元素分析、XRD、IR 以及 XPS,系统分析了 红 星 河 煤 难 浮 的 表 面 性 质.通 过 不 同 表 面 活 性 剂(CTAB、Span８０)与柴油复配得到的药剂对红星河煤的浮选试验 结 果 进 行 分 析,发 现 在 同 等 浮 选 药 剂 下,CTAB＋Span８０＋柴油复配药剂的浮选效果不仅优于其两两复配的作用效果,而且还可以更显著地提高精煤产率及可燃体回收率.通过不同复配药剂作用前后接触角、润湿热对比分析,发现 CTAB＋Span８０＋柴油复配药剂更易作用于红星河煤表面,降低煤表面亲水官能团含量,提高表面疏水性,从而强化浮选效果.     

SDS溶液改变无烟煤润湿性与冲击产尘粒径分布的实验研究

为了提高无烟煤层注水效果,采用不同浓度的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液对无烟煤样进行了浸泡改性,并对浸泡改性前后煤样的表面基团、煤/水动态接触角、自然吸水率以及冲击产尘粒径分布规律进行了测试和分析。结果表明:SDS溶液浸泡改性使无烟煤样润湿性增强,煤/水动态接触角随SDS溶液浓度的增加呈指数规律降低;改性煤样的自然吸水率随着SDS溶液浓度的增加呈指数规律增加。自然煤样和改性煤样在饱水状态下的冲击破碎产尘粒径-质量分布具有分形特征,煤样的自然饱水率越高,受冲击产尘粒径-质量分布的分形维数越小;随着SDS溶液浓度的增大,其改性煤样的冲击产尘粒径-质量分布分形维数减小,即产生的微细粉尘总量减少。     

表面活性剂对煤润湿性的改性实验

表面活性剂对煤表面润湿性的改性处理广泛应用于煤矿防尘、防瓦斯以及煤层气的开采中。利用JC2000C1接触角测量仪测定不同种类、不同浓度及不同复配下煤的接触角和表面张力,研究了表面活性剂对煤润湿性的改性能力。