AEO3润湿褐煤性能及机理
韩方伟1
胡福宏1
奚志林2
赵月1
刘美1
1.辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁葫芦岛 125105;辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室,辽宁葫芦岛 1251052.天津理工大学环境科学与安全工程学院,天津 300384
摘要：为探究非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO3)对褐煤的润湿性能及润湿机理,采用实验与模拟相结合的方法开展研究.利用表面张力和接触角评估AEO3润湿褐煤性能,实验结果显示,AEO3溶液浓度逐渐增加到1.37×10-6 mol/L时,表面张力可由71.97 mN/m降为26.38 mN/m,接触角由73.35°降为28.43°.AEO3溶液临界胶束浓度(CMC)为2.80 mmol/L,在达到CMC前,AEO3降低水溶液表面张力和接触角的能力随浓度增加而增加.利用高速摄像技术,开展了液滴撞击实验,引入无量纲展铺系数以表征液滴撞击煤时液滴形态变化.分析得出液滴展铺过程发生动能、表面能、黏性耗散和摩擦耗散之间的动态转换.提高液滴撞击速度、合理添加AEO3能够增大溶液在煤表面展铺面积,缩短润湿时间,利于提高润湿效果.使用Materials Studio软件,通过量子化学方法计算实验材料分子的静电势,并与润湿性进行关联分析,得出褐煤分子和AEO3分子表面最大静电势大于水分子,水分子更容易被吸附,进而表现出润湿现象.通过分子动力学模拟,研究平衡状态时体系中分子相对浓度分布、均方位移及相互作用能,结果显示AEO3作为水分子吸附载体,可以增大水分子在褐煤表面相对浓度,限制水分子扩散,强化水/AEO3/褐煤体系分子间相互作用,提高溶液润湿性能.
关键词：表面活性剂润湿性能接触角分子动力学模拟动力润湿
分类号：TD714.1(矿山安全与劳动保护)
资助基金：辽宁省自然科学基金面上资助项目(2022-MS-396)矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室开放基金资助项目(JSK202104)国家自然科学基金(52074192)
论文发表日期：2023-10-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 3766-3775 )
英文信息