Surface properties of superfine alumina trihydrate after surface modification with stearic acid

The surface properties of superfine alumina trihydrate （ATH） after surface modification were studied by measuring the contact angle, active ratio, oil adsorption, total organic carbon, adsorption ratio, and Fourier transform infrared （FTIR） spectrum. The contact angle increased initially and then slowly decreased with an increase of the amount of stearic acid. However, the surface flee energy decreased ini- tially and then increased. Surface modification with stearic acid or sodium stearate can benefit from elevating temperature. The base surface tension component and the free energy of Lewis acid-base both declined sharply following the surface modification. Excess stearic acid was physically adsorbed in the form of multilayer adsorption, and an interaction between oxygen on the ATH surface and hydroxyl in stearic acid was subsequently determined. Our results further indicated that the contact angle and adsorption ratio can be used as control indicators for surface modification compared with active ratio, oil adsorption and total organic carbon.

瓦斯氛围下煤-水界面润湿特性及其影响机制

煤层注水被广泛用于煤层瓦斯治理,其治理瓦斯的效果关键在于水分对含瓦斯煤体的润湿效果,然而高瓦斯煤层中瓦斯严重干扰着水分对煤体的润湿。为弄清瓦斯氛围下水分对煤体的润湿特性,采用自研的瓦斯氛围下煤-水接触角测试装备及自开发的瓦斯氛围下水的表面张力测试软件,研究了瓦斯氛围下煤-水界面润湿参数,阐释了瓦斯氛围下煤-水界面的润湿特性,并揭示了其影响机制。研究结果表明:瓦斯氛围下随着瓦斯压力的增加,水的表面张力、煤的表面能及黏附功逐渐减小,煤-水接触角及煤-水界面能逐渐增加,水对煤的润湿效果变差;基于煤的工业分析、元素分析及微光谱图分析,建立了无烟煤的分子结构模型,分子式为C_(99)H_(54)N_(2)O_(3)S,煤分子模型的桥碳比为0.61,其与^(13)C-NMR谱图的桥碳比一致;瓦斯氛围下煤水微观润湿体系中,煤水交界面以下,水分子的相对浓度随着瓦斯压力的增大而减小;煤水交界面以上,瓦斯压力越大,水分子相对浓度峰值越大;瓦斯氛围下煤水微观润湿体系中,随着瓦斯压力的增加,水分子的吸附程度减弱,煤中瓦斯被置换的程度减小,甲烷分子的扩散系数减小,水分子分散程度增加,聚集程度减弱,水分子的扩散系数增加。

煤矿运输复合降尘剂的制备与降尘性能研究

为了降低煤炭资源运输过程中粉尘的污染程度,以烷基糖苷、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和助剂A为主要原料,制备了一种适合煤矿运输用的新型复合降尘剂JCS-1,以除尘效率为评价指标对其制备条件进行了优化,并考察了不同质量分数复合降尘剂JCS-1的表面活性、润湿性能和降尘性能。实验结果表明:在反应温度为85℃、反应时间为5 h、助剂A的质量分数为5%的条件下制备的复合降尘剂JCS-1的除尘效率最高;随着复合降尘剂JCS-1质量分数的不断增大,溶液表面张力和其在煤薄片表面的接触角均呈现出逐渐降低的趋势,而除尘效率则呈现出先增大后减小的趋势;当复合降尘剂JCS-1的质量分数为0.05%时,除尘效率可以达到最大(96.6%),降尘效果较好,能够满足煤矿运输过程中降尘作业的需求。

新型矿用EMI降尘剂对煤尘的润湿特性研究

随着矿井机械化开采程度的提高,煤尘产生量也随之增大。针对煤矿井下作业环境中的粉尘污染日益严重的问题,通过测定含不同质量分数绿色高效生物降尘剂(EMI)溶液的表面张力,并以不同粒径煤尘与EMI溶液的接触角、煤尘润湿速度、煤尘吸湿量及保水性为指标,研究了不同质量分数的EMI溶液对不同粒径煤尘的润湿效果。实验结果表明:随着溶液中EMI降尘剂的质量分数增大,煤尘的接触角逐渐减小,煤尘完全沉降所需时间逐渐下降,吸湿量逐渐增大,保水性逐渐增强,且失水后煤样的板结性较大。通过分析得出EMI润湿煤尘的作用机理:降低水的表面张力;增加溶液润湿性;减少水分流失;提高溶液的抗蒸发性。

表面张力和接触角对酸液助排率的影响研究

利用不同类型表面活性剂对表面张力和润湿性影响的差异,研究了酸液表面张力、润湿性与助排率的关系.研究中通过测定非离子、氟碳和阳离子三类表面活性剂对酸液表面张力、酸岩接触角和助排率的影响,证明表面张力降低和接触角增加对酸液助排率的影响同样重要,并建立了相应的定量关系式.将上述研究结论应用于高性能助排剂的开发,优化实验表明FX-2、CTAB和OP-8质量比为1∶2∶2复配时,使用质量浓度为800 mg/L,助排率可达90%以上.

难润湿疏水性煤尘润湿性研究

通过表面张力实验、接触角实验和煤尘润湿性沉降试验研究煤尘润湿性能并优选润湿剂。研究表明:合适的表面活性剂可以大大提高润湿性能,矿井水具有更好的润湿性能;初选的9种表面活性剂对比试验得出阴离子和非离子表面活性剂的润湿性能优于阳离子和两性离子表面活性剂;表面活性剂的润湿性能不一定和表面活性剂的浓度成正比,30℃时表面活性剂润湿性能更好;通过接触角和煤尘润湿性沉降试验,得出浓度0.35%的快渗T是最优润湿剂。

不同类型酸作用下构造煤表面性的变化机理

以沁水盆地中南部霍尔辛赫井田的不同煤体结构煤为研究对象,用盐酸(HCl)、醋酸(HAc)和氢氟酸(HF)对煤样进行酸化处理,并运用低温灰化和X射线衍射等方法,对酸改造前后煤样的质量变化率、煤-水接触角和表面张力进行测试计算分析.研究表明:盐酸和醋酸作用后煤样的质量变化率在0.1%左右,而氢氟酸作用后煤样的质量变化率却高达7%;不同酸的作用对象不同,氢氟酸可与煤中大部分无机矿物质发生反应,效果最为显著;盐酸酸化后,煤-水接触角由59.75°减小为33.25°,表面张力由54.42mJ/m^2增至66.45mJ/m^2,含水性增强;而醋酸和氢氟酸酸化后,煤-水接触角由59.75°分别增至85.00°和84.50°,表面张力由54.42 mJ/m^2分别减至39.34mJ/m^2和39.65mJ/m^2,疏水性增强;煤样经酸化处理后,煤-水接触角和表面张力变化明显.

表面活性剂复配对低阶煤煤尘润湿性的影响

为解决煤尘不易被水润湿的问题,选取表面活性剂加入水中制成复配溶液。通过测定自来水、5种不同类型表面活性剂单体溶液及5种复配溶液的表面张力、煤尘接触角及煤尘沉降时间,研究表面活性剂复配对煤尘润湿性的影响规律。结果表明:阴离子与非离子、阴离子与阴离子、非离子与非离子表面活性剂复配都可以起到协同增效作用,显著提高煤尘的润湿性。其中质量分数为0.06%的快速渗透剂T和质量分数为0.20%的烷基糖苷APG复配溶液润湿煤尘效果最佳,100 mg煤尘沉降时间为0.22 min。研究结果可为表面活性剂的选取提供参考。

接触角法研究聚合物表面的酸碱性质

应用测接触角的方法研究了一组共聚物(MMA-Co-4Vp)的表面酸碱性质及其变化规律,应用“单极性”理论及其数据处理方法,定量求得了各共聚物表面的酸碱表面自由能参数(r_s^+,r_s^-)以及表面自由能的色散分量 r_s^(LW)。

不同变质程度煤表面动态行为与临界表面张力的研究

为研究不同变质程度煤表面动态行为和临界表面张力,利用悬滴法恒温27℃测试不同浓度下的烷基糖苷(APG)溶液表面张力,以及利用躺滴法动态连续跟踪测量模式研究不同浓度下的APG溶液在煤表面接触角随时间的变化情况。研究结果表明:水在煤表面形成接触角较大,且接触角变化不明显;随着APG溶液浓度的增大,溶液在煤表面形成的接触角变小,同时接触角的变化幅度也在增大,当APG溶液浓度超过临界胶束浓度时,接触角进一步减小,但变化幅度减小;接触角余弦值与临界表面张力的相关性显著,且呈负相关关系;随着煤样变质程度的提高,临界表面张力先减小后增大。

煤尘润湿性影响因素的研究

试验以望峰岗原煤和祁东原煤为研究对象,选择表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、减水剂NF和吐温-80,通过接触角实验、红外光谱实验以及表面张力实验,研究了煤尘润湿性的影响因素。研究表明,表面活性剂水溶液对煤尘润湿性的影响与溶液的种类、浓度和表面张力以及煤样表面结构等因素密切相关。

压力水溶液中煤体湿润性能试验与研究

煤层注水能有效降低煤炭开采过程中产生的粉尘量,提高煤体吸水性能对降低产尘率具有重要意义。文章通过自行设计制作的注水模拟装置,对不同煤样在不同水压条件下进行压力吸水试验,得到不同煤样的吸水方向性和注水压力参数;分析选取多种表面活性剂进行复配,得到多种表面活性剂配方,通过对活性剂配方的表面张力和与煤饼的接触角测试试验,得到最优表面活性剂配方;通过煤样在表面活性剂配方溶液和纯水中吸水情况的对比,验证所得到的表面活性剂配方能有效提高煤的湿润性能。

泡沫溶胶抑制静态煤尘特性及其应用技术的试验研究

为抑制静态煤尘起尘,分析了水性泡沫及泡沫溶胶液的表面张力及黏度;测定出水性泡沫液与煤尘对应的接触角,利用Zisman图分析出煤尘浸湿性临界表面张力值;研制出以压缩气体作为惟一动力源的泡沫溶胶生成系统以及构建了泡沫溶胶抑尘试验系统。研究得出,当交联剂和表面活性剂添加质量分数分别为1%和5%时,构成的泡沫溶胶液具有较好的煤尘湿润性,较强的起泡能力和附着力;当压力为0.5 MPa、气体流量为60 m3/h时,吸入泡沫溶胶液的流量为9.81 m3/h,产泡体积为62.01 m3/h,气体利用率为87%,发泡倍数为6.3倍;风速在10.4 m/s以下时,泡沫溶胶能有效抑制煤堆不起尘。

腐植酸溶液在煤表面接触角的实验研究

测定了不同浓度及不同 p H值下黄腐酸溶液的表面张力及其在煤表面的接触角 .结果表明 :随浓度的增大 ,黄腐酸溶液的表面张力减小 ,而在煤表面的接触角增大 ;在酸性条件下随 p H值的增大 ,黄腐酸溶液在煤表面的接触角减小且变化明显 ;在碱性条件下 。

水杨酸在甲醇-水测定体系的接触角和润湿性能研究

报导用“h—r”(液滴高度-半宽度)摄影法测定水杨酸在给定一个张力范围的甲醇-水体系混合物的接触角(θ)和润湿临界表面张力(γ_c)。实验所得水杨酸粉末的润湿临界表面张力(γ_c)为25.0×10^(-3)N/M。

水质硬度对煤泥浮选影响的研究

通过向去离子水中添加氯化钙来调节浮选用水的水质硬度,研究了不同水质硬度条件下,水质硬度对煤泥浮选的影响、起泡剂性能和煤表面润湿性的变化规律。研究结果表明:水质硬度对精煤产率及灰分有较大影响,精煤产率和灰分随着水质硬度的增加呈现先增加后减小的趋势。当水质硬度小于700 mg/L时,水质硬度对起泡剂水溶液表面张力的影响起主导作用,表面张力随水质硬度的增大先减小后增大。当水质硬度大于700 mg/L时,水质硬度对煤粒表面润湿性的影响起主导作用,超纯煤和煤矸石之间的润湿性在水质硬度大于700 mg/L时的差异性较小,浮选选择性较差。

表面活性剂降低瓦斯涌出强度的性能指标研究

瓦斯危害严重威胁着煤矿的安全生产,目前瓦斯综合治理技术相对比较单一。通过对表面活性剂表面张力、临界胶束浓度及溶液对煤体接触角的理论及实验分析,得到表面活性剂的性能指标。

表面活性剂OP-10在煤层注水中的应用研究

针对煤层注纯水降尘效率低及复配表面活性剂复杂的问题,选取表面活性剂OP-10作为添加剂,进行煤层注水降尘研究。通过接触角、表面张力测定与傅里叶变换红外光谱等手段,研究不同浓度OP-10对不同变质程度的贫煤、焦煤和长焰煤的润湿特性的影响。研究结果表明:在相同浓度的OP-10作用下,煤样的接触角随其变质程度的增高而先增大后减小;在煤质相同的情况下,OP-10溶液浓度在一定范围内与接触角、表面张力呈负相关关系。在煤层注水应用中,添加体积分数为0.2%的OP-10后,总粉尘降尘率为34.4%～60.8%,平均降尘率为47.6%,降尘效率得到明显提高。

煤层注水降尘中表面活性剂复配应用研究

为了防治综采工作面生产期间煤尘污染问题,以黑龙江某煤矿的烟煤层为研究对象,进行煤层注水降尘试验;优选仲烷基磺酸钠(H95)、十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)、椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)、椰油酸二乙醇酰胺(CDEA) 4种表面活性剂,并按其临界胶束浓度(CMC)两两复配成6种溶液,分别对单体和复配溶液进行表面张力、接触角及反渗试验。结果表明:0.05%H95和0.05%CDEA的复配溶液对煤的润湿性最好。在采煤机割煤处、液压支架移架处和皮带机转载处加入复配表面活性剂并注水后,全尘降尘率分别为83.96%、76.17%和72%,呼吸性粉尘降尘率分别为79.29%、73.95%和70.3%。

几种磺酸盐类阴离子表面活性剂的性能

研究直链十二烷基苯磺酸钠(LAS)、支链十二烷基苯磺酸钠(BAS)、C_(1416)α-烯烃磺酸盐(C_(1416)AOS)、仲烷基磺酸钠(SAS)和十六烷基二苯醚双磺酸钠(8390)5种不同结构磺酸盐类表面活性剂的Krafft点、耐碱性、耐盐性、平衡表面张力、动态表面张力、接触角和润湿性能。结果表明,具有双磺酸基的8390耐盐性、耐碱性最好;含单磺酸基的LAS、BAS、SAS具有较低的表面张力和接触角;SAS和BAS的润湿性优于其他3种磺酸盐类表面活性剂。