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表面活性剂溶液润湿性能影响因素与变化

来源:采矿技术 浏览 389 次 发布时间:2023-08-30

在本次研究中,通过表面张力、接触角等润湿性实验,掌握了表面活性剂溶液润湿煤尘的性能,重点考察了表面活性剂种类、质量分数等对表面活性剂溶液润湿性能的影响。


表面张力实验


表面张力是影响表面活性剂溶液润湿性能的重要参数。设定所有溶液温度为25℃,使用表面张力仪对各溶液在不同质量分数下测定其表面张力。实验共设置了6个质量分数,分别是0、0.000 05%、0.0005%、0.005%、0.05%和0.5%,依次测量各表面张力。

为了分析表面张力的变化趋势,对这24组溶液的表面张力进行测定,测定数据见图1。

图1表面活性剂在不同浓度下的表面张力

由图1可看出,在表面活性剂处于较低浓度范围时,浓度增加,表面张力逐渐降低。最终表面张力会有一个最低点,这个点就是表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)[10]。过了CMC以后,表面张力下降趋势就趋于平缓。


从图1还可以看出,在浓度为0.005%以前,表面张力呈现指数下降趋势,之后的表面张力下降到最低,浓度再增加时下降趋势变为平缓,由此而得出所选的表面活性剂溶液的CMC在0.005%~0.05%之间。对于所选的试剂,当试剂浓度在0~0.005%时,呈指数下降,这是因为在较低浓度时,溶解于水中的试剂是以单个分子形式存在的,由于两亲性,这些分子吸附在水中的表面,使空气和水的接触面减少,从而引起水溶液的表面张力急剧下降[11];当溶液浓度增加,单分子在液面的吸附基本达到饱和,空气和水的接触面不再减小,只有溶液中的胶束数目在增加时,表面张力不再变化[12]。Tween-80在质量浓度为0.05%时,其表面张力为40.8 mN/m,其他试剂在各CMC下表面张力的范围为28.8 mN/m~31.9 mN/m。


在质量分数大于0.005%时,溶液可以达到较好的润湿效果,从经济条件出发并结合矿山使用习惯,选择溶液质量浓度大概为0.05%。所选的表面活性剂的表面活性大小为SDBS>SDS>OP-10>Tween-80。


结论:


(1)表面张力的研究结果表明,溶液的表面张力均随着表面活性剂质量分数的增大呈现降低的趋势;当表面活性剂质量分数达到CMC后,溶液的表面张力不会再因为浓度而明显下降;所选试剂中非离子表面活性剂SDBS在减小表面张力的效率和效能方面最优。


(2)接触角实验表明,表面活性剂质量分数的提高,液滴在煤尘压片上的接触角不断在减小,表面活性剂溶液润湿性能不断在提高;OP-10溶液的润湿性能最优,在相同的质量分数下,能够获得最小的接触角。


(3)表面活性剂因其自身的理化性质不同,其对不同煤质的润湿性也不同。