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表面活性劑溶液潤濕性能影響因素與變化

來源:采礦技術 瀏覽 710 次 發(fā)布時間:2023-08-30

在本次研究中,通過表面張力、接觸角等潤濕性實驗,掌握了表面活性劑溶液潤濕煤塵的性能,重點考察了表面活性劑種類、質(zhì)量分數(shù)等對表面活性劑溶液潤濕性能的影響。


表面張力實驗


表面張力是影響表面活性劑溶液潤濕性能的重要參數(shù)。設定所有溶液溫度為25℃,使用表面張力儀對各溶液在不同質(zhì)量分數(shù)下測定其表面張力。實驗共設置了6個質(zhì)量分數(shù),分別是0、0.000 05%、0.0005%、0.005%、0.05%和0.5%,依次測量各表面張力。

為了分析表面張力的變化趨勢,對這24組溶液的表面張力進行測定,測定數(shù)據(jù)見圖1。

圖1表面活性劑在不同濃度下的表面張力

由圖1可看出,在表面活性劑處于較低濃度范圍時,濃度增加,表面張力逐漸降低。最終表面張力會有一個最低點,這個點就是表面活性劑的臨界膠束濃度(CMC)[10]。過了CMC以后,表面張力下降趨勢就趨于平緩。


從圖1還可以看出,在濃度為0.005%以前,表面張力呈現(xiàn)指數(shù)下降趨勢,之后的表面張力下降到最低,濃度再增加時下降趨勢變?yōu)槠骄?,由此而得出所選的表面活性劑溶液的CMC在0.005%~0.05%之間。對于所選的試劑,當試劑濃度在0~0.005%時,呈指數(shù)下降,這是因為在較低濃度時,溶解于水中的試劑是以單個分子形式存在的,由于兩親性,這些分子吸附在水中的表面,使空氣和水的接觸面減少,從而引起水溶液的表面張力急劇下降[11];當溶液濃度增加,單分子在液面的吸附基本達到飽和,空氣和水的接觸面不再減小,只有溶液中的膠束數(shù)目在增加時,表面張力不再變化[12]。Tween-80在質(zhì)量濃度為0.05%時,其表面張力為40.8 mN/m,其他試劑在各CMC下表面張力的范圍為28.8 mN/m~31.9 mN/m。


在質(zhì)量分數(shù)大于0.005%時,溶液可以達到較好的潤濕效果,從經(jīng)濟條件出發(fā)并結合礦山使用習慣,選擇溶液質(zhì)量濃度大概為0.05%。所選的表面活性劑的表面活性大小為SDBS>SDS>OP-10>Tween-80。


結論:


(1)表面張力的研究結果表明,溶液的表面張力均隨著表面活性劑質(zhì)量分數(shù)的增大呈現(xiàn)降低的趨勢;當表面活性劑質(zhì)量分數(shù)達到CMC后,溶液的表面張力不會再因為濃度而明顯下降;所選試劑中非離子表面活性劑SDBS在減小表面張力的效率和效能方面最優(yōu)。


(2)接觸角實驗表明,表面活性劑質(zhì)量分數(shù)的提高,液滴在煤塵壓片上的接觸角不斷在減小,表面活性劑溶液潤濕性能不斷在提高;OP-10溶液的潤濕性能最優(yōu),在相同的質(zhì)量分數(shù)下,能夠獲得最小的接觸角。


(3)表面活性劑因其自身的理化性質(zhì)不同,其對不同煤質(zhì)的潤濕性也不同。