表面活性剂对煤尘润湿性能的影响简

表面活性剂对煤的润湿性影响苟尚旭;刘荣华;王鹏飞;桂哲;舒威【摘要】为了研究表面活性剂对不同煤的润湿性影响,以瘦煤、焦煤、无烟煤为研究对象,选择表面活性剂十二烷基硫酸钠,设计了6个不同浓度表面活性剂溶液分别针对3种煤的润湿性及沉降实验方案.通过对不同浓度溶液表面张力、接触角的测定以及不同煤样在各浓度溶液中的沉降现象对比,分析得出煤样对应的最佳表面活性剂溶液浓度,证明了在防尘用水中添加表面活性剂的必要性.结果表明:0.5％浓度的十二烷基硫酸钠溶液对煤尘具有较好的润湿效果;表面张力与接触角随润湿性的提高而减小,当浓度达到0.5％时,二者数值趋于稳定;不同煤样结构差异对润湿性有很大影响,3种煤样润湿性最好的为无烟煤,其次为瘦煤、焦煤;添加表面活性剂可以有效改善溶液润湿性.【期刊名称】《矿业工程研究》【年(卷),期】2016(031)004【总页数】4页(P24-27)【关键词】表面活性剂;润湿性;表面张力;接触角;粉尘沉降【作者】苟尚旭;刘荣华;王鹏飞;桂哲;舒威【作者单位】湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201【正文语种】中文【中图分类】TD714矿井粉尘是指在煤矿开拓、掘进、回采和提升运输等生产过程中产生,并能长时间悬浮于空气中的岩石和煤炭的细微颗粒,煤矿在生产过程中,采掘装运作业均可产生大量煤尘[1].这些煤尘的存在不仅严重危害井下工作人员的身心健康,同时悬浮煤尘的累积易产生爆炸危险,存在极大的安全隐患.因此,必须采取切实有效的措施应对矿井粉尘.喷雾降尘具有经济、简便和实用等优点,在国内外煤矿井下得到广泛应用[2].但从目前喷雾技术的发展来看,局限于水雾滴拥有较大的表面张力这一物理性质,单一的依靠水的雾化降尘并不能使其降尘效率再有较大程度提高.一直以来,国内外专家学者在优化喷雾溶液方面做了大量研究工作,通常情况下,水的表面张力较大,微细粉尘不易被水迅速、有效地湿润,致使降尘效果不佳[1].向水中添加表面活性剂可以有效改善溶液性质.也就是说,添加了表面活性剂可以明显减小水的表面张力以及润湿边角,增强溶液沿煤体裂隙表面润湿煤体的能力[3],增大尘粒与雾滴碰撞时融合的机率,从而提高降尘效率.1.1 润湿型抑尘剂润湿是一纯粹的表面现象[4],指一种液体在一种固体表面铺展的能力或倾向性.润湿型化学抑尘剂通过提高水的润湿能力来增强水的捕尘能力,从而提高抑尘效果[5].抑尘剂的主要成分是表面活性剂,通过降低溶剂表面张力提高润湿性,抑尘剂对粉尘的润湿性状况很大程度上决定着除尘效率.1.2 润湿机理表面活性剂作为化学抑尘剂的重要组成部分,起着润湿、增溶、保水等作用[6，7].水中加入表面活性剂,可使溶液的表面张力和湿润边角减小,从而增大溶液对煤尘的润湿能力[8].描述液体在固体表面润湿性的Young方程指出,平面固体上液滴在3个界面张力的共同作用下达到平衡.如图1.此时有:式中,γSV,γSL和γLV分别为固-气、固-液和气-液界面张力,θ为接触角.接触角值是煤表面各表面位上性质的宏观平均,碳氧比反映了这种表面性质的平衡度量[4].煤的临界界面张力随着碳氧比的增加而增加,此时,界面更容易被低极性溶剂润湿. 2.1 实验设备实验仪器为先进的CA100B型接触角测量仪及KRUSS Dyne表面张力测定仪,可分别进行煤表面的液滴接触角测定及溶液表面张力测定.沉降实验装置为100 mL比色管,具有良好通透性.如图2所示.仪器测量精度高,性能先进,可保证测量结果的高重复性与稳定性.2.2 实验样品十二烷基硫酸钠(简称SDS)作为硫酸酯盐型阴离子表面活性剂的典型代表,易溶于水,能有效降低水的表面张力.具有良好的乳化、发泡、渗透和分散性能,能被生物降解,耐碱,耐硬水.且成本低廉,运输方便,易储存,性质稳定.但SDS具有一定的健康危害:其粉末对粘膜和上呼吸道有刺激作用,易引起呼吸系统过敏性反应.在实际应用中,应注意加强使用场合通风,或配戴防尘面罩及橡胶手套,如不慎接触皮肤,可用大量清水冲洗.因其刺激性不强,综合考虑,适合作为本次实验样品.实验所选煤样为湖南兴源煤矿的无烟煤,山西万丰煤矿的瘦煤以及贵州发耳煤矿的焦煤.均用0.15 mm孔径筛子筛得煤尘,由FW-4A型粉末压片机以30 MPa压力压制成2 mm厚度薄片作为煤样压片.2.3 实验方案配制6个不同质量分数SDS溶液,同时清水作为对照组一并取出,对其分别编号为0～6.对应试剂浓度依次为0,0.000 05%,0.000 5%,0.005%,0.05%,0.5%,5%,单位为g/L.第1组实验分别对配制完成的以上7种溶液进行表面张力的测定,为避免偶然误差,每种溶液重复进行3次实验并取平均值;第2组实验进行接触角的测定,仍然取上述7种溶液,分别进行在焦煤、瘦煤、无烟煤3种煤样压片上的接触角的测定;第3组实验为煤尘的沉降实验.每次实验用电子天平称取每份煤尘样品0.15 g,试管分别等量取样编号0～6的7种溶液,依次将煤尘倒入溶液同时并用秒表计时,直至煤尘完全沉降或不沉降,对比分析并记录实验现象.依次记录各组表面张力、接触角及沉降时间测量数据,结果见表1所示.3.1 SDS对表面张力的影响溶液表面张力的大小可以在一定程度上反映对煤尘的润湿能力强弱.分析表1中SDS溶液表面张力变化趋势,可以得出表面张力随浓度变化的大致波动曲线,如图3所示.由图3不难看出,随着SDS溶液浓度的增加,其表面张力值呈逐渐降低趋势,说明其对煤尘的润湿能力逐渐增强.此外,在SDS溶液质量分数达到0.5%之后,随着浓度的继续增加,表面张力值变化趋势趋于平缓,并逐渐稳定在31.0 mN/m左右,说明添加表面活性剂只能在一定程度上降低表面张力,超过这一临界浓度,浓度的继续增大将不再使表面张力有明显改变,此时,其润湿能力也逐渐接近最大值.3.2 SDS对接触角的影响煤的润湿性取决于煤阶,在低煤阶状态,煤表面极性官能团较多,对溶剂润湿性较好,因此,接触角也较小.随着煤阶的增高,官能团数量下降,润湿性也逐渐降低.将表1中接触角的变化反映到折线图中,由图4可以看出:随着SDS溶液浓度的增大,测得的接触角整体均呈不断减小趋势.当SDS溶液浓度增大到0.5%之后,溶液对3种煤样的接触角均达到较小数值,且之后变化减缓,即SDS溶液对煤尘的润湿能力随着溶液浓度的不断增加而增加,当浓度达到0.5%时,接近达到最佳润湿效果.此外,由于煤的种类不同引起的结构差异,溶液对无烟煤的润湿效果要依次强于瘦煤、焦煤.3.3 煤尘的润湿性分析通过表1得出的实验结果,同时结合图3和图4,很明显可以看出清水中加入表面活性剂能有效降低溶剂表面张力以及接触角的大小.通过对比发现,在SDS质量分数为0.5%附近处,溶液接近达到临界胶束浓度,此时,表面张力接近最小值30.5 mN/m,在此浓度之前,随着浓度的增大,表面张力降低趋势明显,此浓度之后,表面张力值趋于稳定.同时,接触角也呈现出类似变化趋势,整体逐步减小,在0.5%浓度之后,减小速率开始变慢.最终,其润湿效果的改变即体现在粉尘的沉降时间上.其中瘦煤、焦煤由低浓度阶段的不沉降增大到0.5%浓度之后的较快沉降,以及无烟煤的沉降速度在该浓度附近达到最快.这说明溶液的表面张力与接触角的变化趋势与其对煤尘的润湿能力的变化基本上是相互呼应的.此外,煤尘的润湿性与其表面结构和官能团具有密切的关系[9].加入表面活性剂可以明显提高对煤尘的润湿效果,表面活性剂浓度及煤尘本身性质是影响煤尘湿润效率的主要因素[10],并且可以看出,其对3种煤样的润湿效果强弱依次为无烟煤、瘦煤、焦煤.1)表面张力的大小是衡量表面活性剂润湿效果的一条重要参考标准,但并不是唯一标准,最佳浓度的确定还需结合其它实验验证.2)向清水中添加表面活性剂可以有效降低表面张力和接触角,从而提高溶液对煤尘的润湿特性,但当达到临界胶束浓度附近时,二者数值均趋于稳定,润湿特性接近达到最大效果,这里SDS溶液的临界胶束浓度约为0.5%.3)表面活性剂浓度及煤尘本身性质是影响煤尘湿润效率的主要因素,不同煤样的结构差异对润湿性有很大影响,煤表面的润湿是一个复杂过程,但明显润湿性依赖于煤的表面性质.4)SDS溶液对实验所用3种煤的润湿性效果强弱依次为无烟煤、瘦煤、焦煤.【相关文献】[1] 杨鹏.综放工作面表面活性剂的降尘技术研究[D].青岛:山东科技大学,2009.[2] 王鹏飞,刘荣华,汤梦,等.煤矿井下高压喷雾雾化特性及其降尘效果实验研究[J].煤炭学报,2015,40(9):2124-2130.[3] 郭晓华,蔡卫,马尚权,等.表面活性剂在煤矿防降尘中的应用实验[J].矿业安全与环保,2010,37(3):27-30.[4] 何杰.煤的表面结构与润湿性[J].选煤技术,2000,5(5):13-15.[5] 徐海栋,张雷波,尹立峰,等.化学抑尘剂的研究现状及进展评价[J].天津科技,2015,42(6):10-13.[6] 陈赓良.醇胺法脱硫脱碳工艺的回顾与展望[J].石油与天然气化工,2003,32(3):134-142.[7] 朱迎新,王淑娟,赵博,等.胺法脱碳系统模拟及吸收剂的选择[J].清华大学学报(自然科学版),2009,49(11):1822-1825.[8] 程卫民,张立军,周刚,等.综放工作面表面活性剂的喷雾降尘实验及其应用[J].山东科技大学学报,2009,28(4):77-81.[9] 孙银宇,聂容春,马帅,等.煤尘润湿性影响因素的研究[J].选煤技术,2013,2(11):31-34.[10] 黄维刚,胡夫,刘楠琴.表面活性剂对煤尘湿润性能的影响研究[J].矿业安全与环保，2010,37(3):4-10.。

表面活性剂复配对煤尘润湿性能影响裴叶;刘荣华;王鹏飞;谭烜昊;苟尚旭;王健【摘要】为研究阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配对煤的润湿性影响,以褐煤和焦煤为研究对象,选取十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和月桂基葡萄糖苷(C12APG)为复配活性剂,通过测量不同浓度溶液表面张力、接触角以及反渗透实验,分析得出2种表面活性剂复配最佳配比和煤尘润湿性能影响因素.结果表明:十二烷基苯磺酸钠的最佳质量分数为0.005％,月桂基葡萄糖苷的最佳质量分数为0.050％;通过3种实验得出最佳配比为SDBS∶C12APG为3∶2;表面活性剂复配后的润湿效果优于单体的表面活性剂;通过接触角实验发现,褐煤的接触角小于焦煤,褐煤的润湿性优于焦煤.【期刊名称】《矿业工程研究》【年(卷),期】2018(033)002【总页数】5页(P46-50)【关键词】表面活性剂复配;最佳质量分数;表面张力;润湿性【作者】裴叶;刘荣华;王鹏飞;谭烜昊;苟尚旭;王健【作者单位】湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201【正文语种】中文【中图分类】TD714矿井粉尘是煤炭生产加工过程中的必然产物,是煤矿的五大灾害之一.粉尘的存在,极大的危害着工作人员的身心健康[1].为了降低粉尘的危害,我国煤矿大多采用喷雾降尘[2].但从目前喷雾技术的发展来看,无论怎样改变喷嘴的基本参数,仍不能使降尘效率有所提高.这是由于水具有很大的表面张力,难以对粉尘进行较好的润湿,要提高降尘效率,就要改变水对粉尘的润湿性.在水中加入表面活性剂,能显著降低水的表面张力,提高润湿效果[3].目前,对表面活性剂润湿性的研究已经取得了很多成果.吴超[4]分析了粉尘润湿性能与不同的表面活性剂离子种类之间的关系,发现阴离子、非离子表面活性剂的润湿性能优于阳离子表面活性剂;杨锦宗等[5]研究了阴离子、非离子表面活性剂复配体系的润湿性能,发现阴-非离子复配体系的表面活性高于单一组分,润湿性能显著增强;杨静[6]开展了煤尘的红外光谱、电泳和正向渗透实验,得出了溶液的气-液表面张力和溶液与煤尘的固-液界面张力是影响溶液对煤尘的润湿性能的关键,且与煤尘的疏水性、表面活性剂的结构相关的结论.由上述研究可以看出,关于不同种类表面活性剂的复配对煤尘润湿性能影响规律方面的研究较少需要进一步探究.鉴于此,本文对SDBS和C12APG这2种表面活性剂进行复配,开展褐煤和焦煤的表面张力、接触角以及沉降实验,探讨表面活性剂的复配对煤尘润湿性能的影响规律.1 实验系统1.1 实验设备实验仪器为Kruss K20型表面张力仪、CA100B接触角测量仪以及自制的反渗透装置,分别用来测定表面张力、煤表面的液滴接触角以及煤尘的反渗透质量.该表面张力仪表面张力测量范围为1～999 mN/m,测量精度为±0.1 mN/m,采用吊片法测量;该接触角测量仪具备0.01°的测试分辨率和0.1°的精度;反渗透实验装置为两端开口的玻璃管,一端用滤纸封口,下端放入玻璃槽.如图1所示,实验设备先进,精度高,可保证测量结果的准确性与可靠性.图1 实验设备1.2 实验样品1.2.1 表面活性剂的选取表面活性剂的选取以无毒无害、无腐蚀、能大幅度降低水的表面张力、不可燃为标准,综合国内外相关研究选出了如下2种性能优质的表面活性剂,并取不同浓度进行复配[7].实验选择的2种表面活性剂:A:十二烷基苯磺酸钠(简称SDBS),阴离子表面活性剂,易溶于水,能显著降低水的表面张力,白色粉末,有良好的润湿性能.B:月桂基葡萄糖苷(简称C12APG),非离子表面活性剂,易溶于水,较易溶于常用有机溶剂,表面张力低、湿润力强、无毒、无害.单一组分的表面活性较阴、非离子复配体系低,原因在于复配体系条件下,水溶液中氢离子与非离子表面活性剂中聚氧乙烯链中的氧原子相结合,致使非离子表面活性剂带一定正电性,则阴离子与非离子表面活性剂相互作用较强[8].SDBS是典型的阴离子表面活性剂,C12APG是新型非离子表面活性剂,可与任何类型的表面活性剂复配,协同效应明显[9],故选取以上2种表面活性剂进行复配.1.2.2 煤样的选取实验所选煤样为广西百色煤矿的褐煤和山西万峰煤矿的焦煤.将2种煤样用粉碎机粉碎,经筛网筛取150 μm以下的煤粉.在进行接触角实验时,将两种煤粉用FW-4A 型粉末压片机以25 MPa压力各压成厚度约2 mm的煤粉压片;在进行反渗透实验时,称取筛选好的煤粉.2种煤样的基本特征见表1.表1 煤样的基本特性 %煤样产地水分Mad挥发分Vad固定碳FCad褐煤广西百色15～60>4060～77焦煤山西万峰0.5～1510～4075～902 实验方案2.1 单体实验采用德国Kruss K20型表面张力仪测定表面张力,确定2种表面活性剂的最佳质量分数.配置0.000 05%,0.000 50%,0.005 00%,0.050 00%,0.500 00%这5个不同质量分数的SDBS溶液和C12APG溶液,编号为1～5,并用清水作为对照组,编号为0,单位为g/L.2.2 复配溶液实验通过对SDBS和C12APG2种表面活性剂表面张力的测定,得出2种溶液的最佳质量分数,用2种溶液的最佳质量分数进行配比,取6种不同的比例,分别是SDBS溶液比C12APG为0︰5,1 ︰4,2 ︰3,3 ︰2,4 ︰1,5 ︰0,编号分别为1～6,并用清水作为对照组,编号为0.第1组是表面张力实验.对6种复配溶液以及清水进行表面张力测定,在测定过程中,为减小实验误差,重复测量3组取平均值.第2组是为接触角实验.用上述6种不同比例的复配溶液在2种煤粉压片上进行接触角实验,并用清水作为对照组.第3组是反渗透实验.使用7组玻璃管,每组2根,玻璃管下端用滤纸封口,每组的2根玻璃管中分别加入一定量的褐煤和焦煤,记录煤粉质量,取上述6种复配溶液,做6组复配溶液的反渗透实验,并用清水作为对照组,每组反渗透时间为10 min,记录不同煤粉在不同复配溶液下吸水质量.3 实验结果与分析3.1 单体表面活性剂最佳质量分数的确定一般来讲,当溶液浓度高于临界胶束浓度(cmc)时,表面张力几乎不再随浓度增加而下降,所以降低表面张力的效能通常以cmc时的表面张力γcmc来表示,即γcmc通常代表了表面活性剂溶液所能达到的最低表明张力[10].表2为所测单体溶液表面张力值,由表2可以看出SDBS溶液和C12APG溶液的表面张力随质量分数变化而变化,用清水作为对照组,不难看出,随着溶液浓度的增加,表面张力呈现下降趋势.当SDBS,C12APG溶液质量分数分别为0.005 00%,0.050 00%时,继续提高溶液浓度表面张力基本维持恒定,然后略有增加,可以看出,表面活性剂浓度的提高对溶液表面张力的降低效果存在某一临界浓度,低于该值时,表面张力随着溶液浓度的增加而减小,高于该值后,表面张力随着溶液浓度的增加而基本维持不变.溶液在临界浓度时,其润湿效果也是最好的,故SDBS溶液的最佳质量分数为0.005 00%,C12APG溶液的最佳质量分数为0.050 00%.3.2 复配溶液湿润性能的测定3.2.1 表面张力实验表3为所测复配溶液表面张力值,从表3可以看出,与清水相比,复配溶液的表面张力明显下降,且6种复配溶液表面张力变化平缓.当复配比为3︰2(SDBS︰C12APG)时,溶液表面张力达到最低点28.9 mN/m,且均小于表2中2种单体表面张力,达到最低点后,复配比4︰1变化至5︰0时,表面张力增加,但始终在29 ～32 mN/m波动.查阅文献知,溶液对煤尘有较好润湿作用的表面张力值范围为35 mN/m以下[4].由表2可知,质量分数为0.005 00%的SDBS溶液和质量分数为0.050 00%的C12APG溶液单体的表面张力均在35 mN/m以下.由表3可知,复配后的表面张力也在35 mN/m以下,但复配比为3︰2(SDBS:C12APG)时出现了最低点28.9mN/m,比2种单体的最佳质量分数都要低.若满足条件复配溶液的表面张力小于2种单体的表面张力,则称复配溶液在降低表面张力的效能方面具有协同效应[10].说明SDBS︰C12APG为3︰2时,该溶液对煤尘有最好的润湿效果.阴/非离子复配溶液的润湿性优于单体的根本原因在于非离子分子插入离子型分子形成的胶束,导致了离子间静电排斥力的降低和胶束界面电荷密度降低,因而使离子型表面活性剂分子进入胶束所需的功减小[10].表2 单体表面张力实验数据溶液类别试剂编号浓度/%表面张力/(mN/m)第1次第2次第3次表面张力平均值/(mN/m)清水00.0000074.674.674.674.6SDBS10.000 0553.353.453.553.420.0005047.647.948.548.030.005 0029.729.929.829.840.0500030.130.030.230.150.500 0030.230.230.230.2C12APG10.0000553.453.553.953.620.000 5048.949.950.949.930.0050039.039.139.239.140.050 0029.929.729.529.750.500 0030.830.430.630.6 表3 复配溶液表面张力实验数据试剂编号SDBS︰C12APG表面张力/(mN/m)第1次第2次第3次表面张力平均值/(mN/m)0074.674.674.674.610︰530.530.530.530.521︰430.430.330.530.432︰329.629.429.629.543︰229.028.928.928.954︰129.229.129.229.265︰031.031.731.831.53.2.2 接触角实验图2 复配溶液对2种煤样接触角的对比煤阶是影响煤润湿性能的关键因素.在低煤阶条件下煤表面极性官能团较多,溶剂对煤的润湿性较好,此时接触角也较小.若煤阶增高,润湿性会随着官能团数量下降而降低[3].图2是复配溶液对两种煤样接触角的对比图.从图2中我们可以明显的看出,褐煤的接触角远小于焦煤的接触角,说明褐煤的润湿效果比焦煤的润湿效果要强.这是由于2种煤的煤阶不同,官能团数量不一样,所以复配溶液对两种煤的润湿性不同.随着配比的变化,2种煤样的接触角出现较大的波动,上下反复,并没有一定的规律性,但2种煤样在SDBS︰C12APG为3︰2时,都出现最小值,之后接触角呈上升趋势,即复配溶液对煤尘的润湿能力在SDBS︰C12APG为3︰2时,接近达到最佳润湿效果.阴/非离子复配溶液对煤尘润湿性能优于单一表面活性剂是因为阴/非离子混合体系的吸附也具有增效作用,在带正电荷的表面,阴离子表面为主动,非离子表面为被动[10],产生了协同作用,因而接触角减小.3.2.3 反渗透实验图3 复配溶液对2种煤样反渗透质量的对比把配置好的复配溶液和煤粉置于滤纸的两侧,复配溶液将自然穿过滤纸自发地向煤粉一侧流动,将反渗透前和反渗透后的质量进行称重,得到的质量差便是反渗透实验结果[11].质量差越大,说明润湿性能越好.图3是复配溶液对两种煤样反渗透质量的对比图,从图3不难看出,褐煤的反渗透质量总是大于焦煤的反渗透质量,说明褐煤在每一种配比下的润湿性都要比焦煤好.由于煤阶的差异,两种煤样的润湿性存在很大差异.随着配比的变化,褐煤与焦煤的质量变化都无明显规律,但在SDBS︰C12APG为3︰2时,达到最高点,质量最大,表明在这个配比下,2种煤的润湿性都最好.4 结论1)SDBS和C12APG的最佳质量分数分别为0.005 00%和0.050 00%.2)由表面张力、接触角以及反渗透实验可以确定溶液复配性能优于单体,且SDBS 和C12APG复配的最佳配比是SDBS︰C12APG为3︰2,此时润湿性最好.3)对比2种煤样的接触角实验发现,褐煤的接触角小于焦煤,褐煤的润湿性优于焦煤. 参考文献:【相关文献】[1] 杨鹏.综放工作面表面活性剂的降尘技术研究[D].青岛:山东科技大学,2009.[2] 王鹏飞,刘荣华,汤梦,等.煤矿井下高压喷雾雾化特性及其降尘效果实验研究[J].煤矿学报,2015,40(9):2124-2130.[3] 苟尚旭,刘荣华,王鹏飞,等.表面活性剂对煤的润湿性影响[J].矿业工程研究,2016,31(4):24-27.[4] 吴超.化学抑尘[M].长沙:中南大学出版社,2003.[5] 杨景宗,张淑芬.表面活性剂的复配及其工业应用[J].日用化工工业,1999,7(2):26-32.[6] 杨静,谭允祯,王振华,等.煤尘表面特性及润湿机理的研究[J].煤炭学报,2007,32(7):37-740.[7] 桂哲,刘荣华,王鹏飞,等.表面活性剂对煤尘润湿性能的影响[J].黑龙江科技学报,2016,26(5):513-517.[8] 李芳田,王德山,黄敏.阴离子/非离子表面活性剂复配体系的稠油降黏性能研究[J].化工石油进展,2005,6(6):18-20.[9] 邹利宏,方云,吕栓锁.阴-阳离子表面活性剂复配研究与应用[J].日用化学工业,2001,5(31):37-40.[10] 崔正刚.表面活性剂、胶体与界面化学基础[M].北京:化学工业出版社,2012.[11] 张建,邱宇,于道永.同步荧光光谱法测定十二烷基苯磺酸钠的临界胶束浓度[J].应用化学,2009,26(12):1480-1483.。

【关键字】精品表面活性剂在煤炭工业中的应用随着人们对低碳经济和全球气候的关注，煤炭能源的合理利用和节能减排措施越来越显得重要，介绍有关将是非常必要和适时的。

表面活性剂已在煤加工技术中应用了很长一段时期，但是对于一些基本现象的基础研究才刚刚开始。

目前，由于能源问题日益紧张，因而促进了表面活性剂在煤加工技术中应用的广泛研究，许多实验室已取得了进展并研制出了一系列产品。

下面将分别讨论这些应用。

煤表面的润湿Fuller等人在煤的结构化学研究中阐述了煤表面的多相性。

由浸渍热研究证实：低品位煤比高品位煤吸水性大，从而加入的极性质点也多。

矿物质与极性液体如水的作用很强烈。

因而释放出较高的浸渍热。

煤用碱腐蚀后，结构显著松散，硫化试剂浸入的机会大大增加。

煤在液体中的润湿热可认为是煤转化过程中对该试剂亲和性大小的量度。

煤润湿后建立平衡状态的速率能用微型量热计示踪测定。

例如，Wightman等人通过对C1—C12的正构乙醇同系物的研究证明：平衡态建立的时间随着乙醇链长的增加而增加。

并建议通过增长乙醇链长而降低润湿热，以限制润湿热加入煤结构的穿透率。

对于不同种类的煤，测定其细小煤粒与水的界面张力和接触角，对煤的定向浮选工艺以及更有价值的油/煤型浓集燃料的制作技术是很有意义的。

在过去还没有测定不规则细小煤粒接触角的合适方法。

而最近，Neumann等人开发了一种测定次煤烟微粒(与水)接触角的新技术。

这项方法考察了粒度在25—300微米范围内的煤微粒在凝固作用前一定量的易凝固物、或者换句话说，基体物质如萘、联苯和邻苯基苯酚等等的溶解特性，并定量地解释了凝固作用前期易凝固基体物质对煤粒的浸渍或抑制作用。

Neumann等人用浸润技术证实：煤的润浸特性取决于它的碳含量、灰分含量和矿物杂质含量。

此外，通过添加表面活性剂使亲水性的煤变成较强疏水性的煤。

这是煤粒进行浮选的必要条件。

煤除尘利用表面活性剂水溶液改善煤粒的浸润性对于煤粉尘的控制具有重要的现实意义。

新型表面活性剂溶液对煤尘的润湿性能研究蒋海波①②高级工程师肖跃龙②（①武汉理工大学，武汉；②湖南安全技术职业学院，长沙410151）Study on the wetting property to coal dust of a novel surfactantsolutionJIANG Hai-bo①②senior engineer ; XIAO Yue-long②(①Wuhan University Of Technology, Wuhan, 430070；②Hunan Vocational Institute of Safety Technology,Changsha 410151 )学科分类与代码：620.4010 中图分类号: X964资助项目：湖南煤矿安全生产关键技术重大专项【摘要】本文使用聚醚改性硅油YPR-2101溶液研究其对煤尘的润湿性能。

Walker实验结果表明，YPR-2101溶液润湿煤尘的能力非常强，尤其在临界胶束浓度（CMC）范围内，其润湿性能均大大优于SDBS 和TX-100；同时研究了加入氯化钠以及与SDBS 或TX-100复配等因素对YPR-2101溶液润湿性能的影响，实验结果表明，当YPR-2101与SDBS以3：2复配（总浓度为0.5 g·L-1）时，所得混合溶液对煤尘的润湿效果达到最佳，最大润湿速度为9.84 mg/s。

【Abstract】YPR-2101solution which belongs to polyether modified silicone oil was used to study its wetting property to coal dust. The results of walker experiment show that, YPR-2101 solution has a strong ability to wet coal dust, especially in the range of the critical micelle concentration (CMC), its wetting property is much better than SDBS and TX-100. The influence of factors such as adding sodium chloride and complexed with SDBS or TX-100 on the wetting property of YPR-2101 solution was also studied. Experimental results show that, the best effect of wetting coal dust can be reached when YPR-2101 is compound ed with SDBS with the ratio of 3:2 (the total concentration is 0.5 g•L-1), and the maximum wetting speed is 9.84 mg/s.【关键词】表面活性剂；聚醚改性硅油；煤尘；润湿性能【Key words】Surfactant; Polyether modified silicone oil; Coal dust; Wetting property0 引言煤尘是在采煤过程中产生的细微颗粒的煤炭粉尘。

煤尘润湿性影响因素的研究孙银宇;聂容春;马帅;张林林【摘要】试验以望峰岗原煤和祁东原煤为研究对象,选择表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、减水剂NF和吐温-80,通过接触角实验、红外光谱实验以及表面张力实验,研究了煤尘润湿性的影响因素.研究表明,表面活性剂水溶液对煤尘润湿性的影响与溶液的种类、浓度和表面张力以及煤样表面结构等因素密切相关.【期刊名称】《选煤技术》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】4页(P31-34)【关键词】煤尘;润湿性;影响因素;接触角;表面张力;表面活性剂【作者】孙银宇;聂容春;马帅;张林林【作者单位】安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】TD714煤炭开采和生产的过程中产生了大量的煤尘，不仅威胁着煤矿的安全生产，而且煤矿工人吸入煤尘将导致尘肺病，因此煤矿除尘一直是人们关注的热点［1－3］。

矿物表面沾水的性质叫矿物表面的润湿性。

易被水润湿的矿物称亲水性矿物，不易被水润湿的矿物称疏水性矿物［4］。

煤的润湿性是煤的一项重要的物理化学性质，煤的这一特性在选煤技术、煤层注水防尘、煤矿开采及安全中都有着重要作用［5］。

大多数煤具有疏水性的表面，不易被水润湿，给煤矿降尘带来了困难［6］，只有加入合适的表面活性剂才能降低煤的表面能，增加煤的润湿性［7－9］。

文章通过研究煤尘表面结构和添加表面活性剂等，对望峰岗原煤和祁东原煤的润湿性影响因素进行系统地研究，阐述了该地区煤的润湿性，为煤矿除尘奠定了理论基础。

1 试验部分1.1 煤尘样品的试剂及仪器试验所用煤尘取自望峰岗原煤和祁东原煤，研磨后过0.15 mm的标准筛作为样品。

实验所用的表面活性剂有:十二烷基苯磺酸钠 (上海双龙化学品厂)，十二烷基硫酸钠 (天津市博迪化工有限公司)，吐温－80(无锡市展望化工试剂有限公司)，减水剂NF(安徽淮河化工股份有限公司)。

试验所用主要仪器有:SL200系列光学动/静态接触角仪 (美国科诺工业有限公司)，BY81－CCA－100接触角张力仪 (北京中西远大科技有限公司)，MAGNA－IR750傅里叶变换红外光谱仪(美国尼高力仪器公司)。

扫码阅读下载赵璐,张蕾,文欣,等.表面活性剂复配对低阶煤煤尘润湿性的影响[J ].矿业安全与环保,2021,48(1):39-43.ZHAO Lu ,ZHANG Lei ,WEN Xin ,et al.Study on effect of surfactant mixtures on wettability of low-rank coal dust [J ].Mining Safety &Environmental Protection ,2021,48(1):39-43.DOI :10.19835/j.issn.1008-4495.2021.01.008表面活性剂复配对低阶煤煤尘润湿性的影响赵　璐1,张　蕾1,文　欣1,贾　阳1,舒　浩1,孙智宇2(1.西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;2.陕煤集团神南产业发展有限公司机电设备管理中心,陕西神木719300)摘要: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㊂通过测定自来水㊁5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㊁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㊂结果表明:阴离子与非离子㊁阴离子与阴离子㊁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㊂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,100mg 煤尘沉降时间为0.22min ㊂研究结果可为表面活性剂的选取提供参考㊂关键词:低阶煤;煤尘;表面活性剂复配;润湿;表面张力;接触角;沉降时间中图分类号:TD714+.4;TQ531　文献标志码:A　文章编号:1008-4495(2021)01-0039-05收稿日期:2020-04-09;2020-12-24修订基金项目:国家自然科学基金项目(51704230);陕西省重点研发计划项目(2019ZDLSF05-05-01);陕西省自然科学基础研究计划项目(2019JL-01)作者简介:赵　璐(1988 ),女,陕西西安人,博士研究生,工程师,主要从事大气污染相关研究工作㊂E -mail :272612469@ ㊂Study on effect of surfactant mixtures on wettability of low-rank coal dustZHAO Lu 1,ZHANG Lei 1,WEN Xin 1,JIA Yang 1,SHU Hao 1,SUN Zhiyu 2(1.College of Geology and Environment ,Xi ’an University of Science and Technology ,Xi ’an 710054,China ;2.Electrical and Mechanical Management Centre of Shennan Industry Development Co.,Ltd.,Shenmu 719300,China )Abstract :In order to solve the problem that coal dust is not easy to be wet by water,surfactant is added into water to makemixture solution.By testing the surface tension,contact angle and settling time of coal dust of raw water,5different types of surfactant monomer solutions and 5mixed solutions,the influence of surfactant on wettability of coal dust is studied.The results show that anionic and non-ionic,anionic and anionic,non-ionic and non-ionic surfactant mixtures can play a synergistic effect and significantly improve the wettability of coal dust.The mixture solution of rapid penetrant T(w =0.06%)and APG(w =0.20%)demonstrate the best wetting ability,the settling time of 100mg coal dust in solution is 0.22min.The results canprovide reference for the selection of surfactant.Keywords :low-rank coal;coal dust;surfactant mixture;wettability;surface tension;contact angle;settling time 近年来,我国对储量丰富且富含高附加值油气资源的低阶煤开采量逐年增大[1-3]㊂在煤炭开采过程中产生的大量煤尘[4-5]给矿区的安全生产和矿工的职业健康安全都带来了巨大的隐患[6-7]㊂低阶煤主要包括褐煤和低煤化度的烟煤,具有挥发分含量㊁灰分含量㊁含水量㊁含氧量高,以及煤化程度较低的特点,且其孔结构丰富,对水的润湿性较其他煤种好㊂因此低阶煤煤矿通常采用成本低廉㊁操作简单的喷雾洒水抑尘法抑尘[8],但该方法抑尘率通常不到60%㊂国内外学者通过大量研究证明,向水中添加表面活性剂有利于提高抑尘效率[9-10],但只有表面活性剂达到一定浓度时,才会对煤尘产生理想的润湿和沉降效果[10-12]㊂将表面活性剂复配使用,会明显改善溶液表面活性,可大幅度降低复配体系的临界胶束浓度和表面张力,能降低经济成本㊁减轻对环境的压力㊂裴叶等[13]选择阴离子表面活性剂SDBS 和非离子表面活性剂APG 复配,研究最佳配比对褐煤及焦煤润湿性的影响,发现质量分数为0.005%的SDBS 和0.050%的APG 按质量比3∶2㊃93㊃复配时,对煤尘润湿效果远优于单体表面活性剂的润湿效果,且对褐煤润湿效果更好;王道涵等[14]通过煤尘沉降实验研究了9种不同类型表面活性剂复配溶液对煤尘的润湿效果,发现对同一种煤尘,不同复配溶液达到最佳润湿效果的质量分数区间不同;SHI G Q 等[15]进一步研究了阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配对煤尘润湿性影响的规律和机理,发现阴离子表面活性剂之间复配有拮抗效果,非离子表面活性剂之间复配有弱协同效果,阴离子和非离子之间复配有明显协同效果,其增效机制主要与氢键吸附和疏水作用有关;GENG T 等[16]进行了复配协同效应的机理研究,解释了阴阳离子型表面活性剂复配增效作用最强的原因是:由于阴阳离子间的静电作用,大大降低了混合体系中各组分的吸收自由能,同时通过氢键吸附和疏水作用,减小了同种表面活性剂分子间的斥力,使得表面活性剂分子排列更加紧密,溶液中胶团更易形成,煤尘在表面或界面上更易被吸附㊂由上述研究可以看出,目前关于不同类型表面活性剂复配对煤尘润湿性的影响机理尚未达成共识,润湿作用与煤种有关,对于表面活性剂复配对低阶煤润湿效果的相关研究目前较少㊂因此,笔者以褐煤为研究对象,系统性研究不同类型表面活性剂复配对褐煤煤尘的润湿效果,以期筛选出针对低阶煤煤尘润湿效果较好的表面活性剂复配溶液,探讨不同类型表面活性剂复配体系的作用性质及机制㊂1　表面活性剂润湿煤尘机制按是否在水中电离和亲水头基带电的情况,表面活性剂被分为离子型㊁非离子型表面活性剂㊂表面活性剂吸附煤尘的主要作用力如图1所示㊂（a ）离子配对吸附（b ）离子交换吸附固体固体固体固体固体固体固体固体C 蜜OO —H C 蜜O N —HC 蜜O …O —H C蜜O N —H …H —O R O R ′RH —OR ′ROR （c ）疏水作用吸附（d ）氢键形成吸附图1　表面活性剂吸附煤尘的主要作用力离子型表面活性剂主要通过离子配对[17](见图1(a))和离子交换[18](见图1(b))作用改变煤尘表面与水的接触状态,降低水的表面张力,同时表面活性剂的疏水链伸向空气与煤尘的疏水晶格产生疏水作用吸附[19](见图1(c)),使煤尘的疏水晶格转化为亲水状态,减小水与煤尘间的界面张力,提高水对煤尘的润湿能力㊂非离子型表面活性剂在水中不电离,依靠与水形成氢键而溶于水中,因此分子中多含氧,与煤尘的吸附主要依靠氢键[20-21](见图1(d))和分子间力,分子间力具有加合性,因煤尘分子质量的增加而增强㊂其中疏水基间的吸附,主要是通过色散力实现㊂2　实验样品和实验方法2.1　表面活性剂复配溶液的制备实验选取了5种常用表面活性剂,通过前期实验,根据不同质量分数表面活性剂润湿煤尘的效果,筛选出代号为JFC㊁APG㊁T㊁SDBS㊁1631的试剂,作为复配实验的表面活性剂单体㊂将筛选出的表面活性剂单体溶液按照阴离子+阴离子㊁阴离子+阳离子㊁阴离子+非离子㊁非离子+非离子㊁非离子+阳离子形式依次等比例混合,得到复配溶液㊂各种表面活性剂参数如表1所示㊂表1　实验所用的表面活性剂试剂类别代号级别类型质量分数w /%十二烷基苯磺酸钠SDBS 分析纯阴离子0.15快速渗透剂TT工业级阴离子0.06十六烷基三甲基氯化铵1631分析纯阳离子0.08耐碱性渗透剂JFC 工业级非离子0.15烷基糖苷APG工业级非离子0.202.2　煤样的制备及性质实验选用鄂尔多斯矿区的褐煤作为研究对象,严格按GB 475 2008‘商品煤样人工采取方法“标准进行采样,将煤样进行破碎㊁过200目标准筛,制备样品㊂将样品放置于105℃的真空干燥箱内干燥2h,然后冷却密封保存于干燥器中待用㊂按照GB /T 212 2001‘煤的工业分析方法“标准对煤样进行工业分析,结果见表2㊂表2　煤样的工业分析结果水分/%灰分/%挥发分/%固定碳/%15.2316.5836.5631.632.3　实验方法1)表面张力测定采用铂金板法,用全自动表面张力仪分别对5种表面活性剂单体溶液及其复配溶液的表面张力进行测定㊂每种复配溶液的表面张力测定3次,并㊃04㊃取平均值㊂2)煤尘与溶液接触角测定将300mg 煤样放入压片模具中并组装好,加压至30MPa,保压1min,制成表面光滑的平整固体煤尘压片㊂利用CA-100型接触角测量仪对5种表面活性剂单体溶液及其复配溶液与煤尘压片之间形成的接触角进行测定㊂具体方法为:液滴滴在煤尘压片后,立即启动开始测试按键,待液滴完全滴入煤尘压片后停止测试,启动程序计算平均接触角㊂每组实验重复3次,取平均值㊂3)沉降实验采用德拉弗斯实验法,记录煤尘在5种表面活性剂单体溶液及其复配溶液中的沉降时间㊂将100mg 煤尘轻轻倒入盛有50mL 表面活性剂溶液的烧杯中,同时用秒表计时,记录煤粉进入溶液到煤尘完全沉入溶液所需要的时间㊂实验假定煤尘在表面活性剂溶液中完全沉降的时间为t ,当t >5h 为不沉,3<t ≤5h 为微沉,t ≤3h 为完全沉降㊂煤尘沉降状态如图2所示㊂　(a )不沉(b )微沉(c )完全沉降图2　煤尘沉降状态图3　实验结果与分析3.1　复配溶液表面张力变化通过表面张力仪对5种表面活性剂单体溶液及5种复配溶液表面张力进行测定(取自临潼自来水的表面张力为73.48mN /m),并将复配溶液表面张力与自来水及表面活性剂单体的值进行比较,得到表面活性剂复配溶液表面张力变化情况,如图3所示㊂T +S D B S T +1631T +A P G J F C +A P G1631+A P G自来水单体溶液（前）单体溶液（后）复配溶液80706050403020表面张力/（m N m -1）100806040200表面张力在复配溶液中与在自来水中的下降比例/%57.6364.0262.8265.1264.11复配溶液组合图3　单体溶液和复配溶液表面张力变化图由图3可以看出,将优选出的不同类型的表面活性剂混合,所得的混合溶液表面张力通常会小于原来单一组分的表面张力,产生 1+1>2”的协同增效作用㊂1631和APG 复配后,溶液的表面张力为31.13mN /m,比1631单体的表面张力下降了23.06%,但是比APG 单体的表面张力升高了11.82%,出现了拮抗现象;其他复配溶液的表面张力均比表面活性剂单体的表面张力有不同程度的降低(5.28%~32.48%),产生了协同增效的作用㊂其中T 和1631的协同增效作用最显著,复配溶液的表面张力比单体表面张力分别下降了22.14%㊁32.48%㊂这是因为阴㊁阳离子型2种表面活性剂间的强烈静电作用,大大降低了混合体系中各组分的吸收自由能,提高了混合体系的表面活性;T 和APG 复配后,得到的复配溶液表面张力最小,仅有25.63mN /m,比自来水的表面张力下降了65.20%㊂3.2　煤尘在复配溶液中的接触角变化煤样在5种表面活性剂单体溶液及其复配溶液中的接触角变化曲线如图4所示㊂将煤尘在自来水中接触角作为本底值,经测定其接触角为85.30°㊂T +S D B S T +1631T +A P G J F C +A P G 1631+A P G自来水单体溶液（前）单体溶液（后）复配溶液10080604020煤尘接触角/（ ）10080604020煤尘接触角在复配溶液中与在自来水中的下降比例/%复配溶液组合63.5242.2066.7857.4253.05图4　煤尘接触角在表面活性剂单体和复配溶液中的变化曲线由图4可以看出,表面活性剂复配会减小煤尘在溶液中的接触角,增加煤尘润湿性㊂复配溶液中煤尘接触角的变化规律与表面张力变化规律不同,阴离子型与阳离子型表面活性剂复配中煤尘接触角比其在1631中的接触角增大了10.00%,产生了拮抗效果㊂这是因为溶液中阴㊁阳离子表面活性剂电离出来的正负电荷间强大的静电力大于煤尘与阳离子表面活性剂间的静电力,降低了煤尘与阳离子表面活性剂间的吸附效果,增大了接触角㊂其他表面活性剂的复配均在一定程度上(2%~44%)减小了煤尘在溶液中的接触角㊂其中T 和APG 的协同增效作用最强,煤尘在复配溶液中的接触角比其在㊃14㊃2种单体中的接触角分别减小了44.00%和31.00%,达到28.34°,比在自来水中的接触角减小了66.78%㊂这是因为离子型表面活性剂由于同种电荷相斥而排列不够紧密,加入的非离子表面活性剂由于疏水效应和2种表面活性剂极性头基间可能产生的偶极 离子相互作用,使其易于插入松散的离子型表面活性剂吸附层中,减小了同种表面活性剂间的静电斥力㊂加上分子烃链的疏水作用,在混合溶液中较易形成胶团,降低了混合溶液的临界胶束浓度CMC 和表面张力,提高了混合溶液的表面活性,更易被煤尘吸附㊂阴离子和非离子协同作用机制如图5所示㊂煤尘在阴离子与阴离子㊁非离子与非离子复配溶液中的接触角也较小,分别为31.12°和36.32°,而在阳离子复配溶液中的接触角最大㊂胶束胶束气液气液离子基团非离子基团阴离子表面活性剂加入非离子表面活性剂(a )阴离子和非离子表面活性剂气 液体界面协同作用阴离子表面活性剂加入非离子表面活性剂液煤液煤煤的疏水位点煤的亲水位点阴离子表面活性剂非离子表面活性剂(b )阴离子和非离子表面活性剂固 液体界面协同作用图5　阴离子和非离子协同作用机制示意图3.3　煤尘在复配溶液中的沉降时间变化100mg 煤尘在50mL 5种表面活性剂单体溶液及其复配溶液中的沉降时间,如表3所示㊂沉降时间小于1min 的表面活性剂复配溶液组合及煤尘在复配溶液中沉降时间与在单体溶液中的降低百分比,如图6所示㊂表3　煤尘在表面活性剂溶液中的沉降时间复配溶液组合单体溶液(前)/min单体溶液(后)/min复配溶液/minT+SDBS 5.7554.000.25T+16315.75不沉31.78T+APG5.751.220.22JFC+APG2.831.220.231631+APG不沉1.2253.90T +S D B ST +A P GJ F C +A P G单体溶液（前）单体溶液（后）复配溶液6420沉降时间/m i n 10080604020煤尘沉降时间在复配溶液中与在单体溶液中的下降比例/%复配溶液组合5.750.2581.9791.8781.155.750.220.231.221.222.8396.1799.5454.0095.6556545250图6　煤尘沉降时间小于1min 的表面活性剂复配溶液由表3和图6可知,煤尘在表面活性剂中的沉降时间变化规律与接触角的变化规律基本一致㊂非离子与阴离子表面活性剂复配对煤尘的润湿效果最好,煤尘沉降时间仅为0.22min,比在T 和APG 单体溶液中的沉降时间分别降低了96.17%和81.97%;阴离子与阴离子㊁非离子与非离子表面活性剂复配对煤尘润湿效果较好,煤尘的沉降时间分别为0.25㊁0.23min;阳离子与其他表面活性剂复配对煤尘的润湿效果最差,煤尘沉降时间超过30min㊂其原因在于,阳离子表面活性剂电离出的正电荷与煤尘所带的负电荷产生了较大的静电力,导致表面活性剂与煤尘之间形成的亲水基朝向煤尘表面,疏水基朝向水的单分子膜,从而影响了阳离子表面活性剂对煤尘的润湿能力㊂4　结论1)表面活性剂复配可以产生协同增效作用,能提高对低阶煤煤尘的润湿性㊂煤尘在阴离子与非离子㊁阴离子与阴离子㊁非离子与非离子表面活性剂复配溶液中的沉降时间都小于1min㊂2)阴离子表面活性剂T(w =0.06%)和非离子表面活性剂APG(w =0.20%)复配对润湿煤尘效果最佳,复配溶液的表面张力为25.63mN /m,煤尘在其中的接触角为28.34°,沉降时间仅为0.22min㊂3)不同表面活性剂单体复配对溶液表面张力和煤尘在其中的接触角及沉降时间产生的作用不同㊂阳离子与阴离子复配对降低溶液表面张力产生的协同增效作用最强,但会增大煤尘在其中的接触角及沉降时间,表现出拮抗效果㊂参考文献:[1]赵鹏,李文博,梁江朋,等.低阶煤提质技术现状及发展建议[J ].洁净煤技术,2015,21(1):37-40.[2]SONG H J ,LIU G R ,ZHANG J Z ,et al.Pyrolysis㊃24㊃characteristics and kinetics of low rank coals by TG-FTIR method[J].Fuel Processing Technology,2017,156:454-460.[3]虞育杰,姜红丽,龚德鸿,等.低阶煤分级利用技术研究综述[J].广东电力,2018,31(3):9-14.[4]马威,张群,吴国友,等.采煤机割煤粉尘治理关键技术及装备研究与应用[J].矿业安全与环保,2019,46(3): 61-65.[5]ZHOU Q,QIN B T,WANG J,et al.Effects of preparation parameters on the wetting features of surfactant-magnetized water for dust control 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不同类型表面活性剂对煤体的润湿性研究发表时间：2019-08-11T12:04:01.093Z 来源：《防护工程》2019年9期作者：严立峰林镇伟[导读] 增强溶液沿煤体裂隙表面润湿煤体的能力，增大尘粒与雾滴碰撞时融合的机率，从而提高降尘效率。

浙江皇马科技股份有限公司浙江绍兴 312300摘要：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%。

关键词：表面活性剂；煤体润湿性矿井粉尘是指在煤矿开拓、掘进、回采和提升运输等生产过程中产生，并能长时间悬浮于空气中的岩石和煤炭的细微颗粒，煤矿在生产过程中，采掘装运作业均可产生大量煤尘．这些煤尘的存在不仅严重危害井下工作人员的身心健康，同时悬浮煤尘的累积易产生爆炸危险，存在极大的安全隐患．因此，必须采取切实有效的措施应对矿井粉尘．喷雾降尘具有经济、简便和实用等优点，在国内外煤矿井下得到广泛应用．但从目前喷雾技术的发展来看，局限于水雾滴拥有较大的表面张力这一物理性质，单一的依靠水的雾化降尘并不能使其降尘效率再有较大程度提高．一直以来，国内外专家学者在优化喷雾溶液方面做了大量研究工作，通常情况下，水的表面张力较大，微细粉尘不易被水迅速、有效地湿润，致使降尘效果不佳．向水中添加表面活性剂可以有效改善溶液性质．也就是说，添加了表面活性剂可以明显减小水的表面张力以及润湿边角，增强溶液沿煤体裂隙表面润湿煤体的能力，增大尘粒与雾滴碰撞时融合的机率，从而提高降尘效率。

1. 表面活性剂表面活性剂的主要作用机理是在低浓度范围内，显著降低溶液的表面张力以及煤体与溶液的接触角，从而使煤体吸水性能升高。

不同表面活性剂对镜煤和暗煤的润湿性影响季亮;王伟;杨宏涛;张铜;张正朝;王浩;李敬轩;陈跃;郑超【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2024(44)1【摘要】为研究烷基糖苷、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠等4种表面活性剂对镜煤和暗煤润湿性的影响,通过煤矿井下煤层块样分离出镜煤和暗煤成分,利用接触角测定、润湿热测定、粉末浸透试验、吸水核磁共振测试等多种技术手段,分析镜煤和暗煤润湿性差异。

结果表明:低阶煤具弱亲水性,与镜煤相比,暗煤的接触角更小,暗煤的润湿热和表面自由能更高,粉末浸透速率快,吸水能力强,暗煤的亲水性比镜煤强;4种不同类型的表面活性剂均可显著降低水的表面张力,而且随着活性剂溶液浓度的增加,煤样表面的接触角明显减小,不同类型表面活性剂溶液与煤样接触角的变化趋势略有不同;阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂随溶液浓度增加接触角呈现指数函数降低;非离子表面活性剂对接触角的作用则呈现二次函数降低,曲线变化趋势反映了影响机制的差异;表面活性剂作用下暗煤的黏附功降低因子小于镜煤,煤中水分主要为吸附态水和游离态水,以吸附态水为主。

镜煤中吸附态水比例高,游离态水比例低。

4种表面活性剂均增强了煤的吸水能力。

【总页数】11页(P144-154)【作者】季亮;王伟;杨宏涛;张铜;张正朝;王浩;李敬轩;陈跃;郑超【作者单位】中石油煤层气有限责任公司;西安科技大学地质与环境学院【正文语种】中文【中图分类】P618.11【相关文献】1.不同类型表面活性剂对煤体的润湿性研究2.低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性及影响因素研究3.聚氧乙烯醚型表面活性剂疏水链结构对低阶煤表面润湿性及可浮性的影响4.基于量子化学分析表面活性剂对不同煤种润湿机理的影响5.表面活性剂-纳米颗粒复合体系对煤体润湿性影响研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

非离子表面活性剂在低阶煤表面的吸附特性及其对润湿性的影响贺萌;由晓芳;张伟;李琳【期刊名称】《中国科技论文》【年(卷),期】2017(012)015【摘要】针对低阶煤泥表面含氧官能团多、亲水性强、可浮性差的难题,采用聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂(NP-10)对神东矿业集团大柳塔选煤厂的低阶煤泥进行表面改性机理研究.吸附热力学研究表明,NP-10在煤泥表面的吸附符合Langmuir 吸附特征,属物理吸附,吸附过程为焓熵双驱动.吸附动力学过程符合准二级动力学方程,控制机制为颗粒内扩散和液膜扩散共同作用.X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)检测结果表明,低阶煤泥表面的含氧官能团被NP-10显著覆盖,尤其易与C-O(羟基、醚基)官能团以氢键方式结合.NP-10在煤泥表面吸附后,接触角由46.28°提高至55.32°,说明煤泥表面疏水性显著增强,有效提高了低阶煤泥的可浮性.【总页数】7页(P1704-1710)【作者】贺萌;由晓芳;张伟;李琳【作者单位】山东科技大学化学与环境工程学院,山东青岛266590;山东科技大学化学与环境工程学院,山东青岛266590;山东科技大学化学与环境工程学院,山东青岛266590;山东科技大学化学与环境工程学院,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TD923.1【相关文献】1.非离子表面活性剂对助焊剂润湿性能的影响 [J], 徐冬霞;王东斌;韩飞;雷永平2.非离子表面活性剂在低阶煤表面的吸附特性及其对润湿性的影响 [J], 贺萌;由晓芳;张伟;李琳;3.非离子型表面活性剂强化低阶煤煤泥浮选行为试验研究 [J], 张春泉; 张海军; 徐明; 甄坤坤4.表面活性剂复配对低阶煤煤尘润湿性的影响 [J], 赵璐;张蕾;文欣;贾阳;舒浩;孙智宇5.聚氧乙烯醚型表面活性剂疏水链结构对低阶煤表面润湿性及可浮性的影响 [J], 盖志远;张雷;郝孟;刘生玉;谢炙轩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。