荷电液滴润湿无烟煤微观机制研究
张宏杰1
赵俞名2
葛少成3
赵伟智3
1.中煤科工集团山西天地王坡煤业有限公司,山西 晋城 048000;太原理工大学 安全与应急管理工程学院,山西 太原 0300242.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 4000393.太原理工大学 安全与应急管理工程学院,山西 太原 030024
摘要：水雾荷电增效降尘技术作为 1 种新型高效除尘方法,较传统湿式喷雾降尘技术在煤尘治理效率上有显著提升,但其对煤尘捕集与润湿的微观作用机制尚不明确.首先采用多尺度研究方法研究了荷电液滴润湿无烟煤微观机制,通过试验探究了荷电液滴的润湿性能及对无烟煤尘的静电团聚作用;其次,采用分子模拟方法,从量子力学层面的电子结构计算及分子动力学层面的构象演化 2 个维度,深入探究了荷电液滴与无烟煤之间的相互作用机制.结果表明:荷电溶液对煤尘的润湿性能更佳,且随着荷电电压的增加,带电液滴对煤尘的接触角总体呈下降趋势,当荷电电压为-24 kV时接触角最小,润湿性能最佳;荷电喷雾沉降后的煤尘粒径显著增大,粒径集中分布趋势则向 100 μm方向迁移,表明荷电液滴对煤尘存在静电团聚作用;相较于普通水分子,荷电水分子的极性更强,整体静电势均呈现为负值,且与无烟煤分子之间的静电势差值更大,表明二者的静电相互作用更强;荷电水分子在无烟煤分子表面吸附程度更高,聚集的水分子层更为致密,且体系中氢键数量更多;从能量组成角度来看,在荷电水分子与无烟煤分子之间的相互作用中,静电效应占据主导因素.
关键词：荷电液滴增效润湿静电吸引分子极性微观相互作用
分类号：TD714(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52174195)国家自然科学基金(52274220)山西省基础研究计划资助项目(20220321221061)
论文发表日期：2025-08-20
在线出版日期：2025-08-18（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 41-47 )
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