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。     

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.     

湿润剂表面张力对硫化矿尘吸湿效果的影响

采用毛细管反向渗透实验装置,以湿润剂表面张力为衡量指标,通过分析3种硫化矿尘在十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、十二烷基磺酸钠(SDS)、十二烷基硫酸钠(K12)3种阴离子表面活性剂中的吸湿效果,比较得出3种表面活性剂湿润性能大小。利用ZISMA图得出表面活性剂在3种硫化矿表面铺展的临界表面张力值,并探究其值对湿润行为和湿润效果的影响。研究表明:3种阴离子活性剂的湿润性能SDBS＞SDS＞K12,湿润剂在3种硫化矿表面铺展的临界表面张力分别为27.3,26.6,26.0 mN/m,且吸湿增重和吸湿速度的峰值是受铺展润湿作用的影响。     

不同质量分数SDBS对煤体润湿性影响的分子模拟

为研究表面活性剂对煤体润湿性能的影响,选择十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂作为研究对象,采用Wiser煤化学结构模型,利用Materials Studio分子模拟软件,构建6种不同质量分数SDBS与水、煤共存的系统,分析系统吸附构型及能量变化,以及相对浓度分布、水分子均方位移(MSD)等。研究结果表明:SDBS分子的疏水烷基链吸附在煤表面,带苯环的亲水基团翘向水相,降低了水及煤的液-固界面张力;随着SDBS质量分数增加,系统总能量更低,SDBS与煤之间的相互作用能增大,分子间吸附作用更稳定,更有利于润湿煤; SDBS分子疏水烷基链的空间分布差异是影响煤润湿性能的主要原因之一;水分子扩散系数随着SDBS质量分数增加而增大,对煤体润湿性产生显著影响。     

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。     

单液滴介观润湿行为理论模型与动态特征

为从介观尺度考察液滴在固体基面的铺展特性,基于格子玻尔兹曼方法(LBM),在D2Q9物理模型中,通过离散速度和作用力,建立单个液滴动态润湿二维模型;利用上述理论模型,结合解析解,验证模型准确性,进一步引入无量纲参数Bond数,表征重力与表面张力相对大小对液滴润湿轮廓的影响,定量分析气-液界面参数和壁面属性对接触角和铺展系数的影响特征。研究结果表明：终态接触角和铺展系数由固体基面固有润湿属性和表面力决定;势能和表面能的相互转化是液滴实现动态润湿的关键,介观尺度下液滴特征半径不大于25时,液滴越大,终态接触角越小,铺展系数越大,一旦超出区间临界值,终态接触角和铺展系数将趋于定值;固体基面属性越大,则亲水性越强,终态接触角越小,液滴越容易铺展;气-液界面属性的绝对值越大,则表面张力越小,铺展系数越大,润湿效果越好。     

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。     

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.     

表面活性剂对斜生栅藻的生态毒性研究

以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为受试生物,采用藻类急性毒标准方法研究十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(LAS)和辛基苯基聚氧乙烯醚(TX-100)3种较常用的表面活性剂对藻类的生态毒性.通过斜生栅藻的密度及过氧化物酶活性的测定对其作用机制进行探讨.结果表明,在EC50附近,表面活性剂浓度越大其毒性越强,不同离子型表面活性剂对斜生栅藻毒性从大到小为阳离子(CTAB)、阴离子(LAS)、非离子(TX-100).表面活性剂毒性作用机制主要是被吸附在藻细胞的磷脂双分子膜结构表面,从而引起膜结构的破坏和功能的丧失,进而导致细胞死亡.     

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%。     

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.     

一种新型高铺展性水成膜泡沫的性质以及灭火性能研究

介绍了一种自制的多组分水成膜泡沫溶液,并对该泡沫溶液的各种性能(表面张力,铺展性,灭火性能等)进行了表征,同时与传统的水成膜泡沫进行了对比.试验结果表明,该泡沫溶液的表面张力和界面张力很低.极低的表面和界面张力导致该泡沫在液体燃料表面具有很强的铺展性,能在极短的时间内在燃料表面铺展成一层液膜,使燃料表面迅速隔氧降温,从而达到迅速灭火的作用.在通过压缩空气泡沫系统进行灭火的试验中,不论泡沫浓度处于3%或6%,在液体流量较大的情况下,该泡沫对标准柴油火的熄灭时间都在3秒之内.另外,泡沫溶液的铺展性和所形成的泡沫的灭火性能的试验结果表明水成膜泡沫的灭火速率主要是由其在燃料表面形成水膜的速率决定,而形成水膜的速率主要是由泡沫溶液的铺展速率、即铺展性决定的.     

响应曲面法优化表面活性剂改性低渗透煤体工艺

为了改善我国煤层渗透性低、结构致密的特点,以提高煤层渗透性、减少煤层冲击性、防止瓦斯事故为目的,通过单因素实验初步确定表面活性剂改性低渗透煤体时SDS溶液质量浓度、浸泡时间和浸泡温度等因素对煤样孔隙率的影响,进一步采用Box-Behnken实验设计优化其工艺参数,并分析改性后煤样物相结构和微观结构。研究结果表明:表面活性剂改性低渗透煤体的最佳工艺条件是SDS溶液质量浓度为0.5 wt.%,浸泡时间为44 h,浸泡温度为40℃;该条件下煤的实际孔隙率为33.29%,与模型预测值33.37%非常接近,验证了响应曲面设计优化的有效性。改性后煤样碳酸盐矿物减少,硅酸盐矿物增加,内部有杂质残余;煤样表面凹凸不平,结构松散,孔隙增加,矿物解理面模糊不清,胶结面消失。     

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。     

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。     

黄原胶对无氟泡沫灭火剂性能影响研究

为解决传统水成膜泡沫灭火剂（AFFF）对生态环境的不利影响,以天然表面活性剂无患子皂苷、碳氢表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱（CAB）和十二烷基磺酸钠（SDS）作为发泡剂,探究黄原胶（XG）对3种表面活性剂复配体系泡沫性能的影响。采用多种方法研究泡沫溶液的表面张力、粘度、发泡性、泡沫稳定性、泡沫灭油火的有效性等性能。结果表明：XG的加入对泡沫溶液的表面张力影响很小,随着XG质量分数的增加,泡沫溶液的发泡性能略有下降,而粘度快速提高。XG质量分数对泡沫稳定性有显著影响。根据《泡沫灭火剂》（GB 15308—2006）0.25 m2油盘火试验,当XG质量分数为0.30%时,极大地提高了泡沫的灭火性能,灭火时间为88 s,相比无XG添加时减少20 s;100%抗烧时间比无XG添加时增加504 s。实验结果为XG在无氟泡沫灭火剂中的潜在应用提供了依据。     

液体气溶胶抑制受限空间内烃类挥发的实验研究

在含有残留油品的受限空间内作业时,易发生油气燃爆事故。利用两性离子型氟碳表面活性剂组分制备了具有低表面张力的抑爆剂溶液,能够在易挥发烃类液体表面自由铺展成液膜,从而对烃类液体形成液封,抑制油气挥发。利用超细雾化装置,能够将抑爆剂溶液雾化形成液体气溶胶,气力输送至受限空间内。实验验证了受限空间内液体气溶胶中的微小液滴能够沉积在残留油品的表面形成液封,同时液滴和液膜的气液界面能够吸收空间内的油气分子,从而降低空间内的油气浓度。研究证明,利用抑爆剂液体气溶胶混合物来置换含残留油品受限空间内的油气,能够将受限空间内的油气浓度长久维持在10%LEL(Lower Explosion Limit)以下,降低空间内油气燃爆风险。     

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。