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。     

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。     

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。     

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。     

PFC-APG-SA水成膜泡沫防治油液储运火灾实验研究

为有效防治油液在储运过程中易发生火灾问题,针对油液储运火灾特点,研发1种PFC-APG-SA水成膜泡沫材料。基于发泡性能、表面张力、pH值和抗烧性能,对复配的8种水成膜泡沫液开展性能测试实验,优选出最佳配方。结合分子动力学模拟,探究复配表面活性剂在模拟体系界面中分子排布作用的微观机理。研究结果表明：新型水成膜泡沫液发泡倍数为9.5,泡沫形态稳固,表面张力为17.521 mN/m,抗烧时间约为784 s,用量小且可以有效抑制油液燃烧;在分子动力学模拟中,复配的表面活性剂分子在油表面排列更为紧密,与油之间的相互作用能绝对值为8 210.238 kJ/mol,相互作用强且结构稳定。研究结果可为水成膜泡沫在油液储运火灾防治中的应用提供一定参考。     

含纳米二氧化硅颗粒三相泡沫性能与作用机理研究

为提升水成膜泡沫(AFFF)的灭火性能,基于AFFF泡沫液和纳米硅颗粒,制得新型三相灭火泡沫。实验研究了三相泡沫发泡性和稳定性的变化规律,分析了泡沫组成和工况参数对泡沫性能的影响规律。通过分子动力学(MD)模拟,研究了泡沫溶液中表面活性剂分子吸附对颗粒表面润湿性的影响,揭示了泡沫中颗粒与表面活性剂间相互作用对泡沫稳定性的影响机理。研究发现：随着颗粒浓度增加,泡沫稳定时间和抗烧时间显著增长,而发泡性变化不大。泡沫中颗粒表面润湿性影响颗粒与表面活性剂间的相互作用,进而影响泡沫稳定性。在亲水颗粒泡沫中,表面活性剂浓度增加能够强化二者间的协同作用,利于泡沫稳定;在疏水颗粒泡沫中,随着表面活性剂浓度增加,二者间由协同作用转变成抵抗作用。研究成果对优化三相灭火泡沫配方和提升泡沫灭火效率有指导意义。     

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.     

碳氟碳氢表面活性剂表面活性及灭火性能

对全氟辛基磺酰基季铵碘化物(FC-203)和十二烷基苯磺酸纳(SDBS)混合溶液的表面张力、起泡能力及其灭火性能进行了试验研究.结果表明,FC-203与SDBS复配对于提高溶液的表面活性具有明显的协同效应,混合溶液只有在同时具备低表面张力和较强起泡能力条件下才表现出较好的灭火性能.对于浓度为5 mmol/L的混合溶液,当FC-203与SDBS的物质的量比为1∶2时,其灭火时间可降低至6.9 s.研究结果对于碳氟碳氢表面活性剂在灭火剂中的应用具有一定的意义.     

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。     

含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆燃的抑制影响实验研究

为了揭示含磷酸盐(KH₂PO₄,NH₄H₂PO₄,Ca(H₂PO₄)₂)对聚乙烯粉尘爆炸的抑制作用,通过哈特曼管实验装置和20 L球形爆炸罐,研究含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆炸火焰和压力传播特性的抑制效果。采用高速摄影方法记录含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆炸火焰传播的影响;采用20 L球形爆炸罐,收集压力传感器数据,分析含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆炸压力的影响;采用同步热分析仪研究聚乙烯粉尘和含磷酸盐的热解行为。研究结果表明：含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆炸火焰传播特性参数和爆炸压力特性参数均有显著的影响,通过对比得到NH₄H₂PO₄抑制效果相对最好。研究结果可为含磷酸盐在抑爆剂工程应用提供理论基础。     

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。     

障碍物管道中H2/CO2/空气爆炸特性影响的数值模拟研究

为掌握不同因素和不同条件对H₂/空气管道预混气体火焰传播的作用和影响，应用FLACS软件在不同的当量比、燃料中的CO₂体积分数、障碍物数量和阻塞率等条件下，分别以火焰传播速度、超压、升压速率和温度等特征参数为表征，对半开口管道中H₂/空气预混火焰传播过程及其参数影响进行模拟研究。结果表明：当量比为1.2时，半开口管道中H₂/空气预混火焰最高温度最大，当量比为1时，H₂/空气爆炸压力的最大超压和最大升压速率最大；CO₂对H₂/空气预混火焰的传播具有明显的抑制作用，且随着燃料中CO₂体积分数的增加，抑制效果越突出，预混火焰最高温度、最大超压和最大升压速率也就越小；障碍物的存在对预混火焰的传播具有激励作用，且激励效果在一定程度内随着障碍物数量和阻塞率的增大而增大。     

V2O5纳米晶微乳体系的增溶研究

通过电导率研究了制备V2O5纳米晶微乳液的最大增溶水量,采用目测和电导仪测量相结合的手段,对一系列W/O型微乳体系稳定性及最大增溶水量进行比较探讨.对体系各成分的组成进行了优化选择,重点考察了表面活性剂CTAB用量、助表面活性剂的种类和用量及连续相类型的改变对该体系处于W/O结构时水相的最大增溶量及体系稳定性的影响.确定了CTAB/正丁醇/正辛烷/水溶液最佳微乳体系,增溶水量达20％.     

N2/CO2混合气体对丙烯爆炸特性的影响

为了研究N₂、CO₂及其混合气体对丙烯爆炸特性的影响，使用可燃气体爆炸极限试验装置，将气体按一定比例进行混合，从爆炸极限与危险度、临界氧体积分数和惰化效果3个方面研究了N₂/CO₂混合气体对丙烯爆炸的影响。结果表明：1)N₂和体积比分别为2∶1、1∶1、1∶2的N₂/CO₂混合气体，以及CO₂的添加对丙烯的爆炸均有抑制作用，且使丙烯的爆炸范围缩小，爆炸危险度减小，变化趋势近似为线性；2)随着惰性气体体积分数的增加，爆炸极限对应的氧体积分数呈下降趋势，CO₂惰化丙烯比N₂惰化丙烯时的临界氧体积分数提高了约1.87个百分点；3)结合爆炸三角形图，对比发现，在5种不同的比例下，CO₂惰化丙烯时的爆炸区域面积最小，表明CO₂对丙烯的抑爆效果更好。     

惰性粉体对蔗糖粉尘最小点火能的影响研究

为了预防蔗糖粉尘爆炸,利用1.2 L哈特曼管研究了NH₄H₂PO₄与Al(OH₄对蔗糖粉尘爆炸的抑制作用。在蔗糖粉尘质量分数一定的条件下,通过改变 NH₄H₂PO₄与Al(OH)₄的粒径和质量分数,测定其对蔗糖粉尘爆炸的抑制效果。结果表明:随着NH₄H₂PO₄和Al(OH)₄质量分数的增加,粒径的减小,蔗糖粉尘的最小点火能均逐渐增大,当惰性粉体增加到一定质量时,蔗糖粉尘被完全惰化,在蔗糖粉尘中分别加入粒径为48~74,38~47,25~37 μm的NH₄H₂PO₄和Al(OH)₄,3种粒径的NH₄H₂PO₄使蔗糖粉尘完全惰化的质量分数分别为40%,35%,30%,3种粒径的Al(OH)₃使蔗糖粉尘惰化的质量分数均为60%。因此(NH₄)H₂PO₄抑制蔗糖粉尘爆炸的效果比Al(OH)₃更显著。     

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。     

综放工作面转载破碎点PM5及PM10粉尘分布规律

为了对综放工作面转载破碎点提出有效的防尘措施，从宏观上研究PM₅和PM₁₀粉尘的分布规律。在进风顺槽内靠近煤壁侧布置10个测点，对PM₅和PM₁₀粉尘质量浓度进行实时监测，同时采用数值模拟的方法建立转载破碎点几何模型并解算，将模拟与实测结果进行对比分析并得到了转载破碎点及周围工作空间的整体污染状况。结果表明：转载机周围无论是呼吸性粉尘和还是可吸入粉尘变化都比较稳定且产尘较多，破碎机周围呼吸性粉尘的产尘速率相对较低，但由于扩散较慢使粉尘不断积累；前溜和后溜周围可吸入粉尘的占比相对较高，同时受风流影响，前后溜中部和后溜处粉尘质量浓度升高明显；实测和模拟结果的浓度变化趋势基本相同，而高浓度粉尘主要集中于离地面1 m左右，且一直蔓延到整个进风顺槽和工作面；转载机机头1 m处、破碎机处以及前溜和后溜处是综放工作面进风顺槽转载破碎区域的主要起尘点，且以呼吸性粉尘和可吸入粉尘为主，治理时应高度重视。     

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.     

含硫天然气管道泄漏扩散危险区域的多因素耦合分析

为在含硫天然气管道发生泄漏后制定科学有效的风险防控措施,采用数值模拟的方法,分别以泄漏孔径、风速和大气温度为影响因素,以泄漏发生后CH₄扩散的最大面积、CH₄爆炸危险区域面积和H₂S中毒危险区域面积为试验指标,研究3种因素对试验指标的影响。结果表明,泄漏扩散危险区域受泄漏孔径的影响最大,其次是风速,大气温度对其的影响较为不明显。此外,泄漏孔径对H₂S中毒危险区域影响程度最大,对CH₄最大扩散区域影响次之,对CH₄爆炸危险区域影响程度最小。风速和大气温度趋势一致,对CH₄爆炸危险区域影响程度最大,对H₂S中毒危险区域影响次之,对CH₄最大扩散区域影响程度最小。     

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。