不同类型表面活性剂对烟煤润湿性能影响的分子模拟及实验
唐明云
金靖艳
江丙友
郑春山
周亮
高世强
王乐乐
安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽淮南 232001;安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 232001
摘要：喷雾降尘是现阶段矿井使用最广泛的除尘方式之一,水对煤的润湿性能对喷雾降尘效果有着直接的影响,所以在水中加入表面活性剂可提高水对煤的润湿性能.为探究不同类型表面活性剂对烟煤粉尘润湿性能影响,以快渗T、1227、BS-12和APG 4种类型的表面活性剂为代表,采用分子模拟技术和实验室实验相结合对烟煤的润湿性能进行了研究.一方面,利用分子模拟手段构建了表面活性剂水溶液的界面体系,基于氢键形成数目和径向分布函数理论,对表面活性剂自身的亲水性进行了模拟分析,并开展了 4种试剂的表面张力实验,研究发现,快渗T形成氢键的数目最多,为 398个,且径向分布函数曲线出现峰值最早在 1.99×10-10 m处,最易与H2O分子吸附,实验结果也表现为快渗T对水的表面张力削弱最强,即表面张力最小,为 24.4 mN/m.另一方面,通过静电势计算,结合构建的表面活性剂/水/烟煤三元吸附体系相互作用能分析,研究了 4种表面活性剂对烟煤润湿性影响,并分别开展了烟煤在 4种试剂中的沉降实验和接触角实验,结果表明,快渗T与烟煤分子结合后该部位与水分子的电势差最大,为 6.853 5 eV,其与烟煤间相互作用能也最大,为-2705.12 kJ/mol,实验结果也表现为 2种烟煤在快渗T中的沉降时间最小,分别为26.3、10.22 s,接触角最小,分别为25.8°、21.7°,由此表明分子模拟结果均与实验结果一致,均验证得出阴离子型表面活性剂快渗T对烟煤的润湿性能为最好.
关键词：表面活性剂烟煤分子模拟氢键润湿性
分类号：TD714(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家重点研发计划(2022YFC2503200)国家重点研发计划(2022YFC2503201)国家自然科学基金(52074012)
论文发表日期：2024-07-28
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：11( 2986-2996 )
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