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。     

Na2SO4改善阴离子表面活性剂湿润煤尘性能的研究

本从实验和理论两方面研究了硫酸钠（Na2SO4)改善阴离子表面活性剂溶液湿润煤尘的过程。结果表明,试验用的3种阴离子表面活性剂溶液添加Na2SO4后,对难湿润煤尘的湿润能力均有很大改善。对浓度较低的表面活性剂溶液,Na2SO4起的湿润作用更大。添加Na2SO4改善阴离子表面活性剂溶液湿润能力的主要原因有：（1）表面活性剂或添加Na2O4的表面活性剂复合物降低了水的表面张力;（2）煤尘表面的疏水晶格吸附表面活性剂产生亲水作用;（3）SO4^2-吸附在煤尘表面的亲水晶格上使其保持亲水性;（4）在煤尘疏水晶格上的表面活性剂分子密实填充作用改善其亲水性;（5）在已吸附有表面活性剂的煤尘表面上继续吸附表面活性剂形成半胶束,恢复其亲水性。当表面活性剂使溶液的表面张力降低到临界值以下时,溶液的表面张力对湿润能力不再起重要作用,此时起主导作用的因素是（2）和（3）,其次是（4）和（5）。由于用Na2SO4和低浓度的表面活性剂几乎可以达到单一高浓度表面活性剂的效果,而且Na2SO4的价格比各种表面活性剂的价格要低得多,用添加部分Na2SO4的方法减少表面活性剂的用量,可以大大节约湿润剂的成本。     

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.     

新型环保水基渗透探伤剂的配制及性能研究

渗透探伤是一种重要的无损探伤技术。研究渗透性液体物性参数影响渗透过程的机制对渗透剂新产品的研发具有重要指导意义。配制了一种水基探伤用渗透性液体,探究了其表面张力、黏度和所用表面活性剂的HLB值对其铺展能力、毛细爬升高度、平衡渗透面积和渗透速度的影响。结果表明,液体的表面张力主要影响其铺展能力、毛细爬升高度和平衡渗透面积。表面张力越大,铺展能力越差,毛细爬升高度越大,平衡渗透面积越大。液体的黏度主要影响其渗透速度,黏度越大,渗透速度越慢。液体所用表面活性剂的HLB值对渗透效果没有明显的影响。     

湿润剂溶液在硫化矿矿尘中的反向湿润行为研究

采用毛细管反向渗透湿润实验方法,研究了两种阴离子型湿润剂对两种硫化矿矿尘的反渗长度与反渗时间的关系.在实验中,环境和溶液的温度不高(20℃左右),所选的两种湿润剂对硫化矿矿尘都具有一定的改善湿润效果作用,试剂A比试剂B稍好.在反渗长度1 cm内,其反渗长度与反渗时间接近线性关系;反渗长度增大,其反渗长度与反渗时间近乎成抛物线的关系.研究结果显示,用毛细管反渗湿润法研究湿润剂对硫化矿矿尘的湿润行为时,反渗时间与反渗长度的关系基本可用Washburn方程描述;但除了方程中所含的参数外,还存在着诸多的影响因素,如几何条件、矿尘的物理化学性质、湿润剂的种类和浓度梯度等.     

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。     

全氟辛酸钠-辛基三乙基溴化铵混合水溶液在油面上的铺展研究

氟表面活性剂水溶液在油面上的铺展是水成膜泡沫灭火剂的基础.通过研究全氟辛酸钠(SPFO)与辛基三乙基溴化铵(C8NE)复配后的水溶液在环己烷、正庚烷、90号汽油上的铺展行为,表明阴、阳离子表面活件剂之间产生的强烈增效作用不仅提高了铺展性能,使本来不能铺展的单一SPFO和C8NE水溶液变为铺展,而且大大降低了氟表面活性剂的用量.考察两种表面活性剂不同混合比例及总浓度对铺展速度、铺展量、临界快速铺展浓度的影响,并通过表面张力的测定从机理方面进行辅证.在所研究的浓度范围内,SPFO-C8NE混合体系的总浓度越高,混合比越接近等摩尔,越有利于快速铺展和增大铺展量.等摩尔SPFO-C8NE混合溶液在不同油面上铺展量从大到小依次为环己烷、90号汽油、正庚烷.     

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。     

生物型表面活性剂在煤表面润湿吸附规律研究

为了探讨生物型表面活性剂溶液在煤表面的润湿吸附规律,选定茶皂素、蔗糖酯、无患子和脂肽这4种结构性能不同的生物型表面活性剂作为研究对象,通过对4种溶液在煤表面接触角和表面张力进行测定,研究这4种生物型表面活性剂在煤表面的铺展系数、黏附功、黏附张力等润湿吸附参数。研究结果表明:脂肽的表面张力、接触角和黏附功均低于其他3种溶液,而其铺展系数高于其他3种溶液,说明脂肽在煤表面的润湿吸附性要强于茶皂素、蔗糖酯和无患子,但是黏附性则低于茶皂素、蔗糖酯和无患子。脂肽对煤体的润湿吸附性能优于另外3种生物型表面活性剂。     

粉煤灰处理阴离子表面活性剂废水及机理研究

采用粉煤灰作为吸附混凝剂,研究了粉煤灰对阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)模拟废水的去除效果及机理.结果表明,粉煤灰投加量和pH值对去除效果有较大影响;在200 mL 50 mg/L的SDS溶液中,调节pH值为13,加入70 g粉煤灰,搅拌20min时,SDS的去除率为83.3％.粉煤灰对SDS的吸附符合Freundlich吸附等温式.     

两性—阴离子复配湿润剂对硫化矿尘润湿性的实验研究

为了探讨两性-阴离子湿润剂复配剂对硫化矿尘的润湿性能,通过毛细管正向渗透实验法,研究椰油酰胺基丙基甜菜碱（CAB）、十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）、十二烷基苯磺酸钠（LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）单体湿润剂的润湿性能;利用静滴法,测量各单体与矿石的接触角。单体实验结果表明两性离子湿润剂中BS-12、阴离子湿润剂中LAS的润湿性能相对较好。选用这两种试剂进行复配实验,结果表明:浸润深度大于20 mm,复配剂比单质湿润剂润湿性能好;最佳复     

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%。     

压力渗流润湿煤体的实验研究

采用纯水和粘尘剂溶液,对不同煤质的压力渗流特性进行了研究。结果表明,煤体的层理方向和溶液的力学特性对压力渗流润湿煤体的效果影响很大,在中、低压力下,纯水的压力渗流湿润煤体的效果远不能满足煤层注水的要求,注水中添加粘尘剂等改变水的表面张力的物质,可大为提高相同压力注水润湿效果。     

隧道用新型水炮泥的试验研究

为了降低隧道爆破施工时粉尘的浓度,改善劳动者作业环境,选用多种基料、表面活性剂等,通过润湿性试验、表面张力试验和降毒性试验,确定了新型水炮泥降尘剂的配方,即基料选氯化钠,表面活性剂选十二烷基苯磺酸钠,添加剂为氯化铵和硫酸铜;为了验证新型水炮泥降尘剂的降尘效果,设计了水炮泥现场装填方案,并进行了现场对比试验,试验结果表明:加入水炮泥爆破全尘降尘率可达48%以上,比现有的通风除尘措施有了较大的提高。     

SDS对烟煤润湿性能和机理的分子模拟研究*

为探究十二烷基硫酸钠（SDS）对烟煤的润湿机理,首先通过实验分析SDS对烟煤润湿性能影响,然后利用分子模拟对SDS在烟煤表面的润湿过程进行研究。研究结果表明:SDS溶液改善烟煤的润湿性能,全尘、呼吸性粉尘降尘效率分别比纯水提高7.95%和10%;根据轨道能级差和静电势分析得出,SDS分子尾链吸附烟煤表面、头基朝向水中的吸附构型降低水和烟煤的液-固界面张力;SDS分子覆盖烟煤表面后,系统中烟煤与水分子的非键作用能、氢键数量、水分子的起始位点分别由-1 114.91 kcal/mol,1 810个,1.59 变为-3 405.68 kcal/mol,1 996个,1.57 ,在SDS分子的作用下烟煤表面与水分子结合能力变强,大量水分子通过氢键作用凝聚在头基附近,水分子整体移向烟煤使烟煤表面得到充分的浸润和渗透。研究结果可为新型表面活性剂润湿煤尘性能检验提供参考。     

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*

为研究不同类型表面活性剂对煤润湿性的调控机理,首先将所选煤样的润湿性与煤样成分进行关联分析,然后采用透过高度法实验及量子化学计算相结合的方法研究表面活性剂对煤样润湿性的影响效果及机理。结果表明:煤的润湿性与煤中固有水分、灰分呈正相关关系,与煤中固定碳呈负相关关系;所选取的4种表面活性剂的加入会降低褐煤的亲水性,而对长焰煤、焦煤和无烟煤亲水性有提升作用,并且十二烷基硫酸钠对于这3种煤样亲水性的提升作用最为明显;表面活性剂分子、水分子及煤分子的表面静电势分布共同决定了表面活性剂对煤浸润性的影响。     

不同磁化抑尘剂对煤粉润湿性影响规律的实验研究

针对微小粒径粉尘具有危害大且难润湿的问题,基于润湿剂与磁场对水滴颗粒的耦合改性机理,研究不同磁场强度下各抑尘剂对煤粉润湿性影响,采用座滴法测定磁化试剂的煤粉表面接触角,通过粉尘润湿机理进行分析,煤尘沉降Walker实验进行佐证,得到抑尘剂种类、浓度与磁化强度对煤粉的润湿性规律。结果表明:未经磁化的高于临界胶束浓度值溶液对煤尘的润湿能力变化不大,阴离子表面活性剂溶液对煤样的润湿能力强于非离子表面活性剂溶液和阳离子表面活性剂溶液;磁化强度为500 mT的磁化溶液对煤尘润湿能力达到最佳效果。