煤尘粒径对表面活性剂复配溶液润湿性的影响研究

为明确煤尘粒径对表面活性剂复配溶液润湿能力的影响,以径长范围为小于74、74～104、104～147μm的3种红柳煤样为研究对象,开展沉降试验。选取十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐(FMES)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、异辛醇聚氧乙烯醚(JFC)和辛癸基葡糖苷(APG)5种表面活性剂,将其以质量比1∶1两两复配成10种复配组合,分别对单体和复配溶液作沉降试验,探究不同粒径煤尘在复配溶液和组成它们的表面活性剂单体溶液中的沉降速度变化特征。结果表明：煤尘粒径不会影响表面活性剂之间的协同润湿作用,但会影响表面活性剂之间的协同润湿程度;不同复配组合之间的润湿能力强弱不因煤尘粒径改变而变化;相较小粒径煤尘,复配溶液质量分数提高对大粒径煤尘润湿能力的提升更为明显;SDS与JFC复配组合对不同粒径煤尘均有很好的润湿效果,通过表面活性剂处理前后煤样的红外光谱分析推测,SDS与JFC能够协同提高煤尘的润湿性。     

表面活性剂在甲烷氧化菌降解煤体甲烷中的适用性研究

甲烷氧化菌液在进入煤储层后会产生较高的毛管压力,且随着甲烷氧化菌降解煤层瓦斯的进行,毛管压力逐渐增大,容易引起水锁伤害。采取向甲烷氧化菌菌液加入复配表面活性剂以期减缓菌液造成的水锁伤害,通过测试所选表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺（CDEA）对菌液表面张力的降低程度来了解表面活性剂与菌液的配伍比例,并对含复配表面活性剂的甲烷氧化菌对煤层甲烷的降解进行研究。研究结果表明:表面活性剂与菌液最佳配伍比例为SDBS∶CDEA为1∶4,最佳配伍浓度为0.5％,且表面活性剂在菌液中稳定性较好;菌液中添加复配表活剂20 mL,在混合气体压力为2 MPa、氧浓度为 1％、温度为 30 ℃时,添加复配表面活剂菌液的甲烷最终降解率为51.65％,比未添加复配表面活剂菌液高出11％左右。因此,向甲烷氧化菌菌液中添加复配表面活性剂具有很好的适用性。     

表面活性剂对硅尘润湿性影响的分子模拟

研究表面活性剂对SiO₂粉尘润湿性影响，对SiO₂粉尘治理具有重要意义。以SiO₂-表面活性剂-水模型为基础，采用蒙特卡罗和分子动力学的方法，结合沉降试验，探究不同表面活性剂对SiO₂润湿性的影响。模拟结果表明：表面活性剂能够提高SiO₂的吸水量，且在十六烷基三甲基溴化铵(Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide, CTAB)条件下吸水量提升得最多；分子动力学模拟后，SiO₂-CTAB-水模拟体系中分子间相互作用能最大，表明CTAB对SiO₂润湿性的影响最大；当CTAB和月桂基葡萄糖苷(Alkyl Polyglucoside, APG1214)以物质的量比3∶1复配时SiO₂的吸水量最高。沉降试验表明，SiO₂粉尘在单体CTAB和物质的量比3∶1复配的CTAB/APG1214溶液中沉降时间较短，说明这2种溶液对SiO₂的润湿效果较好，与模拟结果一...     

阴-非混合表面活性剂对DNAPLs的增溶作用

表面活性剂增溶修复是一种有效的土壤有机污染修复技术.采用静态平衡法比较研究了单一的阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和非离子表面活性剂聚氧乙烯失水山梨脂肪酸酯醇醚(TWSO)及其混合表面活性剂对3种氯代烃化合物氯苯(CB)、1,2-二氯苯(1,2-DCB)和三氯乙烯(TCE)的增溶作用.考察了无机盐离子Na 、M2 和Ca2 对增溶作用的影响,以期为土壤和地下水重非水相液体(DNAPLs)污染提供新的修复途径.结果表明,阴-非混合表面活性剂TW80-SDS对3种化合物的增溶效果明显强于单一的阴离子表面活性剂SDS,混合表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)随着非离子表面活性剂质量分数的增加而降低,其增溶能力随着非离子表面活性剂质量分数的增加而增加,对污染物的增溶程度排序为:三氯乙烯＞氯苯＞1,2-二氯苯.表面活性剂在临界胶束浓度以上,对有机物的分配系数Kmc与有机物的辛醇-水分配系数Kow相当,而增溶比与有机物的水溶解度呈正相关,与Kow、kow、溶质的摩尔体积和表面活性剂的亲水-亲油平衡值HLB呈负相关.Na 、Mg2 和Ca2 能增大氯苯在表面活性剂中的表观溶解度,阴非离子表面活性剂SDS与TW80混合后能提高表面活性剂的抗硬水能力,提高增溶效率.     

新型表面活性剂溶液对煤尘的润湿性能研究

研究一种自制的聚醚改性硅油类新型表面活性剂(代号JCS-001)溶液对煤尘的润湿性能.Walker实验结果表明,JCS-001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JCS-001溶液润湿性能的影响,实验结果表明,当JCS-001与SDBS以3:2复配(总浓度为0.5g·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.     

鼠李糖脂对多环芳烃的增溶作用及影响因素研究

生物表面活性剂因其环境友好的特点(可生物降解、低毒和有效增强生物降解)而有利于有机污染土壤的修复.在提高疏水性有机物在水相中的溶解度方面,生物表面活性剂的增溶效果尤为重要.通过试验研究了鼠李糖脂(RL)对多环芳烃(PAHs)菲和芘的增溶作用及溶液pH值、温度和无机盐离子浓度对增溶的影响.根据增溶倍数(Sw*/Sw)、摩尔增溶比(MSR)和胶束-水分配系数(Km)定量描述了RL对PAHs的增溶能力.结果表明,在鼠李糖脂临界胶束浓度(CMC)上下,RL对菲和芘均有增溶能力,尤其是在RL质量浓度超过其CMC时,增溶作用更加明显.Sw*/Sw显著增加,MSR随被增溶物相对分子质量增加而减小.Km随被增溶物疏水性增强而增大.pH值、温度、无机盐离子浓度对RL增溶PAHs的作用具有一定的影响.RL对菲和芘的增溶作用随pH值升高而降低;升高温度使RL对PAHs的增溶作用有所增加;无机盐离子对RL增溶PAHs的影响根据所添加的阳离子种类而异,K+促进RL对多环芳烃的增溶作用,而Ca2+的作用与此相反.     

高效水炮泥降尘技术的研究与应用

鉴于普通水炮泥在井下爆破降尘和减少炮烟效果不佳,采用表面活性能和界面能理论,对水炮泥添加剂进行筛选和正交复配试验,比较加有不同种类表面活性剂的溶液的表面张力和润湿速度,以改善水炮泥添加剂配方。将所得的高效水炮泥在典型煤矿进行现场试验。结果表明:自配表面活性剂P3的正交复配质量分数为0.05%时溶液的表面张力最低,润湿速度最好。高效水炮泥可提高溶液的润湿、分散、吸附以及增稠的能力;新配方的高效水炮泥对呼尘和全尘的相对降尘率分别为62.08%和64.54%。     

SDBS与CaCl_2复配液对煤体瓦斯解吸抑制效应研究

为研究表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与CaCl_2复配液对煤体瓦斯解吸的抑制效应,选用新疆硫磺沟4—5号煤层煤样,采用HCA高压吸附解吸装置,测定干燥煤样、纯水、质量浓度2.5×10~(-2)g/m LSDBS及SDBS与CaCl_2复配液浸泡后煤样瓦斯解吸参数。研究表明:SDBS与CaCl_2复配液有效降低纯水的表面张力、煤样接触角,当质量浓度为2.5×10~(-2)g/m L的SDBS溶液与质量浓度为2.5×10~(-2)g/m L的CaCl_2溶液体积比为1∶3时,溶液表面张力降低至24.22 m N/m,煤样接触角降低至15.175°;随解吸时间增加,煤体瓦斯解吸量呈Langmuir关系逐渐增大后趋于稳定,瓦斯解吸速率迅速减小,当CaCl_2质量浓度为1.875×10~(-2)g/m L时,最大瓦斯解吸量为0.24 m L/g,最大解吸速率为0.8×10~(-2)m L/(g·s),对瓦斯解吸量及解吸速率的抑制效率最高。     

非离子表面活性剂对土壤中甲基对硫磷的增溶、洗脱及其在土壤中的吸附

探讨了3种非离子表面活性剂Brij30、Brij35和Tween80溶液对水溶液中甲基对硫磷的增溶作用,对土壤中甲基对硫磷的洗脱作用以及土壤对3种非离子表面活性剂的吸附作用.增溶实验结果表明,3种非离子表面活性剂在水溶液中均对甲基对硫磷有较好的增溶作用,而且无论在临界胶束浓度前或后,表面活性剂对甲基对硫磷的增溶顺序均为:Tween80,Brij30和Brij35.淋洗实验结果表明,3种非离子表面活性剂对土壤中甲基对硫磷的去除效果不如蒸馏水好,而且实验土壤对3种非离子表面活性剂均有较强的吸附作用.这种吸附作用对土壤中甲基对硫磷的去除有严重不利影响.     

复配型表面活性剂协同无机盐润湿煤尘性能研究*

为有效提高雾化降尘效率,以长焰煤为例,从接触角、表面张力静态试验和粒径测定、喷雾降尘动态试验角度切入,探究不同类型表面活性剂与无机盐的协同关系,进而优选出降尘效果最佳的配比方案。研究结果表明:阴与阴、阴与非、非与非离子复配型表面活性剂与无机盐之间均存在显著协同效应,且通过正交试验可确定协同效果最优的3组配方及其最佳浓度;对比清水,3组配方的平均粒径均有所减小,降尘效率均有大幅提升。综合优选出的最佳配比为质量分数0.08%的仲烷基磺酸钠、0.04%的曲拉通X-100和0.04%的氯化钙复合配制的溶液,该方案的全尘降尘效率为92.55%,比清水提升79.95%;呼尘降尘效率为91.27%,比清水提升82.36%。     

非阳离子表面活性剂对煤润湿性能影响的研究

为改善煤层注水效果,有效防治矿井瓦斯灾害,研究非阳离子表面活性剂对煤体的润湿影响。选择JCY接触角测试仪和BZY表面张力测试仪测定十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)和辛基苯基聚氧乙烯醚(TX-100)等4种非阳离子表面活性剂在不同质量浓度下的接触角和表面张力,并由此计算溶液的铺展系数、临界表面张力、黏附张力、黏附功和表面自由能等润湿性参数,分析4种表面活性剂对煤体润湿性能的影响。结果表明:4种非阳离子表面活性剂溶液的表面张力和接触角均与其溶液质量浓度成一阶指数衰减函数关系;铺展系数与表面活性剂溶液质量浓度成幂函数关系;黏附功和黏附张力与其溶液质量浓度均成负幂函数关系;表面自由能与其溶液质量浓度成负线性关系;SDBS和SDS溶液的临界表面张力、黏附张力、黏附功及表面自由能均小于AEO和TX-100,但铺展系数大于AEO和TX-100,说明SDBS和SDS对煤体的润湿性能优于AEO和TX-100,对煤层注水效果明显,进而抑制瓦斯浓度超限等灾害。     

磁化与活性剂协同改善水湿润性能的作用机制

为进一步提高磁化与表面活性剂协同改善水湿润性能的能力，基于红外光谱、表面张力、接触角、粉尘沉降时间及降尘效率等试验，研究磁化与活性剂协同改善水湿润性能的作用机制，并经西铭矿48712综采面现场应用验证两者间协同降尘性能。结果表明：磁化对水湿润性能的改变主要通过破坏水分子间氢键结构，使得大分子团簇结构变为小分子集团来增加溶液降尘性能；活性剂通过所具有的亲水基及亲油基在溶液表面形成隔离层降低水溶液表面张力，同时，磁化还能通过改变活性剂在溶液表面的吸附方式，进一步增强活性剂溶液湿润性能及降低活性剂使用量，在磁化作用下，阴-非离子复配活性剂C临界胶束浓度比原有未磁化溶液降低25%。经现场应用，磁化与表面活性剂协同增效明显优于单一活性剂溶液。     

芽孢杆菌ZG0427表面活性剂性质及对石油降解菌的作用

为研究生物表面活性剂对石油降解菌的作用效果,采用酸沉法从芽孢杆菌(Bacillus sp.)ZG0427培养液中提取了生物表面活性剂,用薄层层析方法对其类型进行鉴定,并测定了带电性质及乳化性能。分别将芽孢杆菌ZG0427菌体和表面活性提取物加入石油降解假单胞菌(Pseudomonas sp.)YM15及红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)KB1培养物中,研究其对石油降解菌生长及石油降解效果的影响。结果表明,芽孢杆菌ZG0427所产表面活性剂为脂肽类阴离子表面活性剂。当表面活性剂水溶液质量浓度为100 mg/L时,其乳化指数可达到58.0%。当ZG0427与YM15混合培养时石油降解率从32.70%提高到39.33%;与KB1混合培养时,石油的降解率从19.98%提高到34.33%。当在石油降解菌中添加不同质量浓度表面活性剂提取物后,不仅促进了假单胞菌YM15的生长,还能明显增加其石油降解效率(p0.05),在培养基中添加20 mg/L表面活性剂提取物,培养第5 d时,YM15菌落数达到2.5×1012CFU/m L,对石油的降解率为40.07%。生物表面活性剂产生菌ZG0427与石油降解菌KB1及YM15构成的复合菌剂对石油有良好的降解效果,但高剂量表面活性剂对KB1生长产生了不同程度的抑制作用,导致石油降解率降低。     

综放工作面表面活性剂除尘工艺

通过对表面张力及接触角的测定分析,确定了4种不同类型表面活性剂单体溶液的CMC.通过两两单体复配的原则,对6种复配溶液进行了煤粉沉降与反向渗透实验,确定了降尘用表面活性剂的最优配方为质量分数为0.05%的SAS+CAB-35的复配溶液,同时提出了改进的定量泵试剂添加方法.     

聚/表型复合压裂液性能及其对煤样甲烷吸附解吸特性影响实验研究

为弥补常规压裂液破胶困难、残留多或黏度低、用量大等缺点,将疏水改性羟丙基瓜尔胶与双子表面活性剂进行交联复配,制得1种疏水聚合物/表面活性剂复合压裂液,从黏度、破胶性能以及对煤样甲烷吸附解吸能力影响等方面与常规压裂液进行对比分析。研究结果表明：在同等表面活性剂质量分数下,加入疏水改性羟丙基瓜尔胶的复合压裂液黏度是单组份表面活性剂压裂液的3倍,其破胶时间与表面活性剂压裂液几乎无差别,且仅为HPG压裂液的1/2;复合压裂液对煤样甲烷吸附解吸能力影响明显低于HPG压裂液,其吸附损伤因子虽高于表面活性剂压裂液,但比HPG压裂液低24%。研究结果可为矿用复合压裂液研制提供参考。     

防灭火高性能泡沫的试验研究

针对目前煤炭防灭火泡沫存在起泡性能低、稳泡时间短的问题,通过对现有表面活性剂进行复配,获得了泡沫性能良好的新型复合表面活性剂溶液体系。研究了复配体系的表面张力、泡沫性能,以及温度、无机盐离子对二元复配体系SDS/OP-10、SDS/OB-2、SDS/BS-12的起泡性能和稳泡性能的影响,并探讨了其性能变化的原因。结果表明:表面活性剂复配后均具有良好的协同增效作用,在其具有最低表面张力的复配比例下,起泡高度均超过100 mm,稳泡性能由高到低为阴/阳(SDS/OB-2)、阴/两性(SDS/BS-12)、阴/非(SDS/OP-10);泡沫性能最佳的复配体系为阴/阳(SDS/OB-2),在10-2mol/L NaCl存在时,起泡高度达133 mm,泡沫消失速度为0.01 mm/s。     

煤巷综掘面喷雾用化学降尘剂的试验研究与应用

为了改善现有喷雾降尘技术的防尘效果,提高喷雾沉降粉尘的能力,针对焦煤更难与清水结合沉降的问题,以脂肪醇硫酸钠盐(SDS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)、椰油酰氨基丙基甜菜碱(CAB-35)为原料,以三交河煤矿焦煤为试验煤样,首先通过表面活性剂单体溶液的沉降试验,考虑多方面因素,确定复配溶液的质量分数为0.5%;再利用两两复配原则,对复配溶液的表面张力、成膜时间及抗蒸发性等性能进行了测定,并结合沉降试验,最终确定了AES与CAB-35两种试剂组成的高效喷雾用化学降尘剂,其表面张力为22.4 mN/m,成膜时间短,具有较好的保水性能。并进行了现场应用,与在喷雾系统中未添加该降尘剂相比,其平均降尘率提高了16%以上。     

阴/非离子化学剂与糖脂类生物剂复配对煤尘润湿效果影响

为解决糖脂类生物表面活性剂润湿性能差的问题,选取4种化学表面活性剂和3种生物表面活性剂,通过对化学表面活性剂与生物表面活性剂的溶液的表面张力、沉降速度和红外光谱分析,研究化学表面活性剂与生物表面活性剂复配对煤尘润湿效果的影响。研究结果表明：化学表面活性剂与生物表面活性剂复配对煤尘的润湿性存在增强作用,且化学表面活性剂润湿性能越强,复配后对煤尘润湿性的增强作用越好,当二者为阴/非组合时这种增效作用更强,当质量分数达到一定值时,影响减弱。单体与复配的表面张力的线性回归模型表明,在对复配表面张力的影响中化学表面活性剂占主要影响因素。其中化学表面活性剂SDS与生物表面活性剂槐糖脂复配时增效作用最好,表面张力最低为23.04 mN/m,煤尘沉降速度最快为7.70 mg/s。     

β-环糊精强化微生物修复石油烃污染土壤的试验研究

石油烃污染物的生物可利用性是土壤微生物修复的限制因素,为了提高污染物的生物可利用性和降解效率,引入环境友好的β-环糊精作为污染物增溶剂,并与表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)作对比。结果表明,当β-环糊精的投加浓度为其在水中饱和溶解度的90%、SDS的投加浓度为其临界胶束浓度时,β-环糊精和SDS对土壤中石油烃污染物的增溶效果达到最大,分别为84.42%和89.63%。虽然两者都具有相近的增溶效果,但SDS具有一定的生物毒性,抑制了微生物的生长及其对石油烃污染物的降解,而β-环糊精可以促进微生物生长并有效提高微生物对污染物的去除效率。投加β-环糊精的微生物修复组在15 d内的降解率达到19.5%,比单独微生物修复组的降解率提高了70%以上。     

表面活性剂对土壤中多环芳烃菲洗脱作用的比较研究

采用静态平衡法,比较研究了在水-土体系中,阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、非离子表面活性剂聚氧乙烯失水山梨脂肪酸脂醇醚(TW80)和阴-非混合表面活性剂(SDS-TW80)对天然黄土中菲的洗脱作用,考察了振荡时间、水士比、无机盐和土壤种类等因素对洗脱作用的影响.最佳振荡时间为60min.表面活性剂质量浓度小于4 000mg/L时,按洗脱效率从大到小排列为:TW80、W(SDS):W(TW80)=1:3、W(SDS):W(TW80)=1:1、W(SDS):W(TW80)=3:1、SDS;表面活性剂质量浓度为4 000～10 000mg/L时,菲的去除率不随表面活性剂质量浓度的增大而改变.水土比为20:1(L/g)时,洗脱效率最好.加入不同的无机盐对洗脱效率影响不同,尤以Ca2 、Mg2 鞍为突出.土壤类型对菲的洗脱效率也有影响.研究结果可为表面活性剂淋洗修复技术提供参考.