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表面活性剂复配对煤尘润湿性能的影响 粉末是煤炭生产和加工的不可避免产物。这是煤矿的五大灾害之一。粉末的存在严重损害了员工的身心健康。 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 1 实验系统 1.1 表面张力测定 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 m N/m, 测量精度为±0.1 m N/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. 1.2 实验中的例子 1.2.1 表面活性剂的复配 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 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 1.2.2 煤粉压片的制备 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150μm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. 2 实验计划 2.1 sdbs和s12apg对照 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 结果与分析 3.1 浓度时表面张力的变化 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γ 3.2 复合溶液的湿性能的测定 3.2.1 复配比煤尘表面张力 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 m N/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 m N/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 m N/m以下 3.2.2 接触角试验 3.2.3 复配溶液中各种煤种的反渗透质量 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 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,