煤炭科学技术

作者：杜常博, 程传旺, 易富, 黄惠杰, 孙玮泽, 陶晗,

关键词：煤尘, 复配表面活性剂, 润湿性能, XPS, 分子动力学, 吸附结构,

煤尘污染是一个亟需解决的工程难题，传统的喷雾技术已难以满足现代工业化要求。为解决煤尘污染问题，以喷雾技术为基础，提高水喷雾添加剂对煤尘的润湿性能，选取快速渗透剂T（快T）、癸基葡糖苷（APG）、曲拉通100（TX−100）和椰油酰胺丙基二甲基氧化胺（CAO）4种表面活性剂，通过润湿时间对其单一润湿特性和复合润湿特性进行研究；采用XPS分析复合表面活性剂作用煤尘前后元素的变化；利用分子动力学模拟水/煤、水/表面活性剂/煤的相互作用，分析表面活性剂与煤之间的相对质量浓度、均方位移和相互作用能。结果表明：润湿时间随着表面活性剂质量分数的增大而降低，4种表面活性剂溶液中煤尘的润湿时间均在质量分数为0.2%后趋于稳定；TX−100与APG复配对煤尘的润湿时间有拮抗作用；快T和APG或TX−100复配均有协同作用，快T与APG在质量比为2︰2时协同效果最强，相比于同质量分数的快T和APG单体溶液的润湿时间分别降低了54.82%和50.54%；XPS谱图中存在明显的C峰和O峰，C—O官能团对煤尘润湿性的影响最为显著；复合表面活性剂的水峰与煤峰的重叠面积较大，表面活性剂促进了水分子在煤尘表面的吸附作用，使更多的水分子向煤表面移动；水/煤、水/单一表面活性剂和水/复配表面活性剂的相互作用能均为负，其相互作用能的大小为水/复合表面活性剂/煤<水/单一表面活性/煤<水/煤系统；复配表面活性剂比单一表面活性剂相比具有更好的润湿性，从宏观上表现为润湿时间的缩短，微观上表现为煤与水的负相互作用能减少。研究结果可为表面活性剂在煤尘润湿的选择和设计提供一定的参考。

来源：2024年第11期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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