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91免费短视频污污污应用:研究活性磁化水对无烟煤尘的湿润作用(二)
来源:北京理工大学学报 浏览 784 次 发布时间:2025-03-06
3结果与讨论
3.1煤的湿润性
图1为本实验所选煤样的接触角测试结果图,由图可以看出,煤样的接触角为74.2°,相较于其他类型的煤(接触角为20.55°,22.34°,34.23°和29.75°),其接触角明显偏大,具有较强的疏水性。
图1煤样的接触角测试结果图
表1为煤样的工业分析结果,其水分为1.97%.根据XU等的研究结论,煤尘的水分越大,湿润性越好,其实验所用煤样的水分分别为1.44,1.84,1.28,3.71,1.42,5.83,5.52,6.17.与之相较,所选煤样水分小于2%,为低水分煤样,湿润性较差。
表1煤样的工业分析
3.2不同表面活性剂溶液的湿润性
如图2所示,4种溶液随着浓度的增加,表面张力逐渐趋于稳定。十二烷基磺酸钠溶液质量分数大于0.20%时,溶液表面张力趋于稳定。表面张力最小时,溶液质量分数为0.30%.十二烷基硫酸钠(SDS)溶液质量分数大于0.05%时,溶液表面张力趋于稳定。表面张力最小时,溶液质量分数为0.15%.十二烷基苯磺酸钠(SDBS)质量分数大于0.15%时,溶液表面张力趋于稳定。表面张力最小时,溶液质量分数为0.30%.尘克C&C溶液质量分数大于0.05%时,溶液表面张力趋于稳定。表面张力最小时,溶液质量分数为0.10%.由图可以看出,相较于十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十二烷基磺酸钠,十二烷基硫酸钠(SDS)和尘克C&C可以较大程度地降低溶液的表面张力,提高溶液对低水分无烟煤颗粒的湿润性。同时,考虑到尘克C&C溶液具有无腐蚀、无污染、可生物降解、不造成二次污染的特性,最终选择质量分数0.10%尘克C&C溶液作为最优表面活性溶液。
图2不同溶剂溶液的表面张力
3.3溶液表面张力随磁化强度的变化
如图3所示,磁化5 min后的矿井静压水和质量分数0.10%尘克C&C溶液表面张力会降低,最大降低幅度分别为7.28%和7.54%.最佳磁场强度均为300 mT.
图3不同磁化强度条件下矿井静压水与质量分数0.10%尘克C&C溶液的表面张力
无论矿井静压水还是质量分数0.10%尘克C&C溶液,随着磁场强度的增加,其溶液表面张力先减小后增大。这是因为磁场的施加可使溶液发生三方面的变化,分别是:①磁场可破碎水分子簇,使之成为许多小分子体,从而减弱其表面张力。②磁场可使溶液分子之间的氢键断裂,使得溶液具有更强的极性,更容易与煤表面的悬键结合,从而湿润煤体。③适当的磁场会使得溶液表面的亲水基团更加致密,从而增强溶液的湿润性。磁场强度的增加,使得这三方面的影响逐渐增大,表现为溶液的表面张力逐渐减小。然而,过度的磁化可使溶液表面的亲水基团脱落,使得溶液湿润性变差,表现为过度磁化后溶液表面张力逐渐增加。
由图3可知,质量分数0.10%尘克C&C溶液的表面张力为33.2 mN/m.加入质量分数0.10%尘克C&C试剂,使得溶液表面张力由59.1 mN/m下降到33.2 mN/m,下降幅度为43.82%.磁化强度为300 mT,磁化5 min的矿井静压水的表面张力为54.8 mN/m.最佳磁化强度下,矿井静压水的表面张力由59.1 mN/m下降到54.8 mN/m,下降幅度为7.28%.由此可知,与试剂对溶液湿润性的提升效果相比,磁化作用对溶液湿润性的提升较小。
3.4溶液表面张力随磁化时间的变化
确定最优磁化时间,对磁化装置设计及经过磁化装置时的流量参数控制很重要。如图4(a)所示,在300 mT的磁化强度下,磁化时间超过60 s时,矿井静压水和质量分数0.10%尘克C&C溶液表面张力逐渐趋于稳定。磁化强度为300 mT,磁化时间60 s时,矿井静压水和质量分数0.10%尘克C&C溶液表面张力最小,分别为52.0,31.5 mN/m.
图4不同磁化时间下矿井静压水与质量分数0.10%尘克C&C溶液的表面张力
为了确定最优磁化时间,分别测定了磁场强度为300 mT,磁化时间为30,40,50,60,70,80,90 s时的溶液表面张力。由图4(b)可以看出,磁化时间在30——90 s范围内,矿井静压水的表面张力波动性变化,磁化时间为60 s时,矿井静压水的表面张力最小。而质量分数0.10%尘克C&C溶液的表面张力在50 s时有一个明显的拐点,之后表面张力趋于稳定。拐点处,质量分数0.10%尘克C&C溶液表面张力最小。磁场强度为300 mT,质量分数0.10%的尘克C&C溶液的最佳磁化时间为50 s.
91免费短视频污污污应用:研究活性磁化水对无烟煤尘的湿润作用(一)