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”.     

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...     

塑料浮选的润湿机理

简要阐述了促使塑料选择性润湿的可行方法,其次叙述了不同表面活性剂处理几种塑料的基本浮选试验结果,并用最新的吸附理论分析了试验结果,以揭示其基本润湿机理,结果表明,尽管在浮选过程中有选择性润湿,但在塑料表面也发生了表面活性剂的非选择性吸附,而且,结果明显地指出在疏水表面上氢键不是表面活性剂吸附的主要因素。     

难润湿疏水性煤尘润湿性研究

通过表面张力实验、接触角实验和煤尘润湿性沉降试验研究煤尘润湿性能并优选润湿剂。研究表明:合适的表面活性剂可以大大提高润湿性能,矿井水具有更好的润湿性能;初选的9种表面活性剂对比试验得出阴离子和非离子表面活性剂的润湿性能优于阳离子和两性离子表面活性剂;表面活性剂的润湿性能不一定和表面活性剂的浓度成正比,30℃时表面活性剂润湿性能更好;通过接触角和煤尘润湿性沉降试验,得出浓度0.35%的快渗T是最优润湿剂。     

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...     

煤尘表面特性及润湿机理的研究

通过煤尘的红外光谱实验、电泳实验和正向渗透实验系统,研究了煤尘的表面化学结构、表面电性和表面润湿性,对煤尘表面润湿机理进行了研究,阐明了非离子表面活性剂溶液对煤尘的润湿效果好于阴离子表面活性剂溶液的机理.研究表明,溶液对煤尘的润湿性能不仅取决于溶液的气-液表面张力,而且取决于溶液与煤尘的固-液界面张力,溶液与煤尘的固-液界面张力的大小,又与煤尘的疏水性、电性、溶液添加剂（如表面活性剂）的结构、性质等密切相关.     

有压源下煤层注水表面活性剂湿润煤体的研究

通过煤体在表面活性剂溶液中的浸润时间的长短选取适合的表面活性剂进行复配,对活性剂配方溶液的表面张力和接触角测定,得到煤体最优表面活性剂配方。通过煤样在表面活性剂配方溶液和纯水中吸水试验的对比,进一步验证表面活性剂配方对煤体润湿性能和降低粉尘浓度方面有一定的促进作用。最后采用Comsol Multiphysics多物理场耦合软件进行注入纯水与低浓度活性剂溶液润湿范围对比,得出结论:加入表面活性剂可以减低表面张力,提高润湿范围。     

基于表面活性剂的煤尘润湿性研究

通过对4种不同浓度的表面活性剂单体溶液进行张力值的测定,并结合表面活性剂单体溶液对煤尘润湿接触角实验,对煤尘润湿性进行定量表征研究。研究表明,表面活性剂单体溶液对煤尘的润湿性不仅表现在溶液的表面张力的大小,而且体现在溶液与煤尘的接触角大小;通过煤尘接触角实验结果拟合分析,阐明了非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂在润湿效果上明显好于阳离子和两性离子表面活性剂的机理。     

表面活性剂提高水润湿煤尘作用机理

通过应用分子热力学和表面物理化学知识,理论分析了水和煤尘的微观作用机理,揭示水润湿煤尘的本质是分子之间的短程和长程相互作用力共同作用的结果。从分子层面阐述了表面活性剂对水和煤尘的表面改性原理,它增加了水和煤尘之间的相互作用,减小了水的表面张力及煤尘与水的界面表面张力,体系自由能降低,从而提高水润湿煤尘的能力。     

沉积煤尘层表面渗透润湿模型的试验研究

采用光学法液滴形态分析(DSA)系统,研究了不同表面活性剂液体对沉积煤尘层的润湿过程。在分析润湿机理的基础上,建立了沉积煤尘层表面的渗透润湿模型,并用接触角试验数据进行验证。结果表明,液体在沉积煤尘上发生明显渗透作用,表现为接触角迅速减小,直到减小到零。模型拟合的相关系数均大于0.92646,说明用该模型描述润湿剂在沉积煤尘层表面的渗透润湿过程具有较好的效果。     

表面活性剂水溶液抑制煤体瓦斯解吸作用的研究进展

随着煤矿开采逐步向深部延伸,煤层瓦斯压力与含量趋于增大,瓦斯浓度超限问题日趋严重,而添加表面活性剂水溶液是降低煤体瓦斯涌出的重要技术手段。本文采用文献调查法分析了表面活性剂水溶液在煤矿瓦斯灾害防治中的应用情况,研究结果表明:①基于安全性、温和性考虑,表面活性剂优选顺序依次为两性和生物型、非离子、阴离子、阳离子,同时大部分非离子和两性表面活性剂具有良好的复配功能;②在试验浓度范围内,除生物型表面活性剂外,其他类型表面活性剂水溶液均出现明显的表面张力及接触角变化的浓度拐点,对应的临界胶束浓度为0.1 %,获得表面活性剂水溶液润湿性效果排序为阴离子、非离子、两性、阳离子、生物型;③添加表面活性剂水溶液能够显著抑制煤岩瓦斯解吸扩散能力,这与水溶液的润湿铺展增强作用及封堵作用有关。     

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。     

煤尘微细观润湿特性及抑尘剂研发初探——以平顶山矿区为例

煤矿开采逐渐向深部延伸,深部开采条件下煤尘灾害频发,防控难度高,除尘机理与技术仍然是深部开采科学高效除尘基础研究的难点与重点之一。以平顶山矿区丁、戊、己、庚4组煤层采集的原煤为研究对象,联合多种煤尘物理化学性质测试(工业分析,XRD,BET,SEM,FT-IR)、分子动力学模拟等手段,系统采用基础物性特征分析、润湿特性多因素影响探讨、分子层面润湿机理探索、抑尘剂改性讨论的研究思路,开展了基于煤尘微细观结构特征的除尘机理探索及新型抑尘剂研发初探。研究表明:平顶山矿区丁戊己庚4组煤层典型煤尘的润湿性大小顺序为戊>丁>庚>己,煤中有机质质量分数、水分质量分数、灰分质量分数、无机矿物成分质量分数、比表面积、含氧官能团等指标的显著差异将对煤尘润湿性能产生显著影响,比表面积、石英质量分数、羟基和醚键数量越多,润湿性越好,固定碳质量分数越高,润湿性越差。联合煤的红外光谱分析和分子动力学模拟,根据平顶山矿区煤尘亲水官能团特征,研究了水分子在不同数量羟基和醚键修饰的煤表面吸附过程,进一步揭示了煤尘润湿性能的强关联因素,表面羟基数量正相关于吸附水分子能力,而煤尘醚键数量对于吸附水分子能力存在极大值。基于煤尘微细观特征对其润湿性的影响机制,考察了3种非离子表面活性剂对4组煤尘的润湿除尘特性,基于表面活性剂分子结构对煤尘润湿的作用机理,针对平煤矿区煤尘提出了引入芳香环结构实现新型抑尘剂改性的解决思路。     

矿井煤尘的分形特征及对其表面润湿性能的影响

基于光学接触角测量仪研究了不同煤质、不同粒度煤尘对去离子水以及添加羧甲基纤维素钠（CMC）、十二烷基硫酸钠（SDS）等表面活性剂时的润湿接触角,同时基于非线性的分形理论对煤尘粒度、表面孔隙结构等分形特征进行了研究,分析了粒度及表面结构分形维数对颗粒表润湿特性的影响。结果显示,细化煤尘表现为较强的疏水性,0.2%的表面活性剂可显著改善颗粒表面的润湿性能,其中以阴离子表面活性剂（SDS）为佳;煤尘的粒度分布、颗粒表面的孔隙结构均表现出典型的分形特征;随着粒度分形维数的增加,颗粒中位粒径降低,其表面的润湿接触角增加,特别是对于粒径小于10 μm的煤尘较为显著;随着表面孔隙分形维数的增加特别是对于分形维数大于2.5时,表面润湿接触角逐步减小并趋于稳定。     

基于核磁共振测试的煤层水锁效应解除方法

为提高煤层瓦斯抽采效果,提出利用核磁共振(NMR)无损害测试方法,结合煤矿实际需求,从孔隙负压和表面活性剂两个方面对煤层水锁效应解除方法进行实验研究。结果表明:随孔隙负压的增加,核磁共振T2截止值可分为3个阶段:"稳定—降低—稳定"阶段。当煤层内的孔隙负压小于360.9 Pa时,煤层内的外来水会堵塞煤体孔隙,产生煤体水锁效应;当孔隙负压大于769.6 Pa时,能够消除水分对煤层孔隙的封堵,解除煤层水锁效应。在表面活性剂方面,阴离子和非离子表面活性剂溶液可以解除煤体中的水锁效应,有利于瓦斯抽采,且阴离子表面活性剂溶液解除水锁程度要大于非离子表面活性剂溶液;阳离子表面活性剂溶液会抑制煤层水锁效应的解除,阻止瓦斯在煤层中的运移,抑制瓦斯的抽采。     

表面活性剂与钾长石提钾过程的相容性研究

选择阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠)、阳离子表面活性剂(SC I-A)和非离子表面活性剂(span-60),研究了其单一或混合物对钾长石提钾过程的影响。通过钾溶出率的变化,讨论了不同表面活性剂与钾长石的相容性。实验结果表明:阳离子表面活性剂与钾长石的相容性最好,并以离子对形式吸附于钾长石表面;阴离子表面活性剂与钾长石的相容性较好,其吸附形式可能是范德华吸引力吸附;混合表面活性剂比单一表面活性剂更有利于提高钾溶出率。     

高质量浓度曲拉通X-100对煤泥浮选的抑制效应及机理

表面活性剂在煤泥浮选领域中应用广泛,且表面活性剂常被用于煤泥浮选促进剂,本文从另一个方面探究了表面活性剂在过量的情况下对煤泥浮选的抑制效应及其机理。以低灰煤粒和表面活性剂曲拉通X-100为研究对象,采用X射线光电子能谱(XPS)表征曲拉通X-100在煤表面的吸附状态,静态接触角测定仪测定曲拉通X-100对煤表面疏水性的影响,并探究了不同质量浓度曲拉通X-100液滴在煤粒表面的润湿与铺展情况,采用诱导时间测量仪分析不同质量浓度曲拉通X-100水溶液中的气泡与煤粒的黏附情况,最后通过紫外分光光度计定量表征浮选槽中残留曲拉通X-100质量浓度与不同浮选时间下浮选结果的对应关系。结果表明:高质量浓度曲拉通X-100会抑制煤粒上浮,随着浮选试验的进行,曲拉通X-100质量浓度逐渐降低,低质量浓度曲拉通X-100会促进煤粒被上浮气泡黏附而浮出;高质量浓度曲拉通X-100能够在煤粒表面发生有效吸附,该吸附属于物理吸附,且在一定程度上提高了煤表面的疏水性;高质量浓度曲拉通X-100水溶液更容易润湿煤表面,从而减缓了气泡-煤粒黏附过程中的液膜薄化与破裂速率;在高质量浓度曲拉通X-100水溶液中,气泡表面...     

表面活性剂影响煤体瓦斯吸附解吸性能的实验研究

在新鲜煤壁瓦斯涌出强度大的问题上,根据表面活性剂的润湿性、分散性、稳定性以及考察目的,选择十二烷基苯磺酸钠与洗涤灵按2∶1的比例配制了实验试剂,提出了利用表面活性剂降低瓦斯涌出强度的技术方案,并在实验室做了颗粒煤对瓦斯的吸附与解吸实验。实验结果表明:颗粒煤经过喷洒十二烷基苯磺酸钠和洗涤灵配制的表面活性剂溶液后,表面活性剂溶液能够很好地渗透煤体,使煤样润湿程度增加,堵塞了瓦斯的运移通道;活性剂溶液渗透到煤体孔隙内部,对煤体起到了降温的作用,低温有利于瓦斯吸附,抑制吸附瓦斯转化为游离瓦斯,瓦斯涌出强度会降低10%~40%左右,从这两方面达到降低瓦斯涌出强度、避免瓦斯超限的目的。     

Adsorption and contact angle of single and binary mixtures of surfactants on apatite

Adsorption and contact angle of single and binary mixtures of sodium oleate and ethoxylated nonylphenol type nonionic surfactants on apatite minerals were studied. The effect of Ca²⁺ ions was investigated in the absence and presence of nonionic surfactants. The results showed that multilayers of oleate adsorbed on apatite surface and the presence of Ca²⁺ ions increased the adsorption by causing surface precipitation of oleate salt as calcium oleate. However, the presence of nonionic surfactant decreased oleate adsorption due to competition between the surfactants and prevention of oleate ions from precipitation as calcium oleate. Ethoxylated surfactants adsorbed on apatite as multilayers and the amount of adsorption decreased with increasing EO segments per molecule. When tested separately, the contact angle in oleate solutions was significantly larger than in nonionic surfactant solutions. The presence of a nonionic surfactant, NP-4, increased the contact angle of oleate solutions at relatively low concentrations of both the reagents.