【摘要】：為研究不同變質(zhì)程度煤表面動態(tài)行為和臨界表面張力,利用懸滴法恒溫27℃測試不同濃度下的烷基糖苷(APG)溶液表面張力,以及利用躺滴法動態(tài)連續(xù)跟蹤測量模式研究不同濃度下的APG溶液在煤表面接觸角隨時間的變化情況。研究結(jié)果表明:水在煤表面形成接觸角較大,且接觸角變化不明顯;隨著APG溶液濃度的增大,溶液在煤表面形成的接觸角變小,同時接觸角的變化幅度也在增大,當APG溶液濃度超過臨界膠束濃度時,接觸角進一步減小,但變化幅度減小;接觸角余弦值與臨界表面張力的相關性顯著,且呈負相關關系;隨著煤樣變質(zhì)程度的提高,臨界表面張力先減小后增大。
【圖文】：

6835．500．9374首山一礦1．357．4122．821．3635新豐礦1．7214．4416．381．7816大寧礦2．5412．6510．252．4441．4溶液表面張力及接觸角的測定采用德國Kruss公司生產(chǎn)的DSA型光學法液滴形態(tài)分析系統(tǒng)(以下簡稱DSA分析系統(tǒng))，利用懸滴法(pendantdrop)恒溫27℃測試不同濃度下的APG溶液表面張力，利用躺滴法(sessiledrop)動態(tài)連續(xù)跟蹤測量模式研究不同濃度下的APG溶液在煤表面接觸角隨時間的變化情況。2實驗結(jié)果及分析2．1APG溶液的表面張力通過DSA分析系統(tǒng)，利用懸滴法測試不同濃度下APG溶液的表面張力，結(jié)果如圖1所示。圖1不同濃度下APG溶液的表面張力由圖1可以發(fā)現(xiàn)，隨著APG溶液體積分數(shù)(濃度)的增大，其表面張力先呈現(xiàn)急劇下降趨勢，后趨于平穩(wěn)。當APG溶液濃度大于0．04%時，溶液的表面張力不再明顯下降，最后表面張力接近22mN/m。對于表面活性劑溶液來說，當表面活性劑用量達到一定值時，表面活性劑分子在水表面達到飽和，此時繼續(xù)增加表面活性劑用量，，溶液的表面張力不再明顯減小，部分表面活性劑分子在水中聚集、形成膠束，此時的溶液濃度稱為該種表面活性劑的臨界膠束濃度。利用直線相交法，通過在圖中作2條直線，一條直線經(jīng)過表面張力下降區(qū)，另一條經(jīng)過表面·36·Vol.42No.6Dec.2015礦業(yè)安全與環(huán)保MININGSAFETY＆ENVIＲONMENTALPＲOTECTION第42卷第6期2015年12月

．2不同煤樣的動態(tài)接觸角溶液滴落在煤表面上時，會在煤的固、液界面處形成初始接觸角;隨著時間的延長，接觸角會一直發(fā)生變化，最終形成平衡接觸角。平衡接觸角是指在有限時間內(nèi)(取12s)所達到的最低值。如果時間繼續(xù)延長，平衡接觸角還會略有降低，但在實際應用中意義不大［15］。DSA分析系統(tǒng)可精確拍攝到瞬時固、液接觸角變化的圖像，最快拍攝50幀/s，能進行智能數(shù)據(jù)處理，操作簡單，儀器精度高，測量結(jié)果準確，重現(xiàn)性好，為研究潤濕的動態(tài)過程提供了有力的技術(shù)支持。通過該系統(tǒng)得到接觸角隨時間的變化曲線，如圖2所示。(a)顧橋礦煤樣(b)千秋礦煤樣(c)付村礦煤樣(d)首山一礦煤樣(e)新豐礦煤樣(f)大寧礦煤樣圖2不同濃度的APG溶液在煤表面的潤濕曲線通過圖2可以看出，水在煤表面形成接觸角較大，并且起始接觸角與平衡接觸角相差不大，接觸角變化不明顯。這是由于水的張力較大，比煤的表面能大得多，使得水在煤表面形成的接觸角較大，同時水滴表面張力大，表面收縮能力強，滲透性能差，難以潤濕煤樣。隨著APG溶液濃度的提高，溶液在煤表面形成的接觸角變小，同時接觸角的變化幅度也在增大。當溶液濃度超過臨界膠束濃度時，溶液的表面張力雖然不再變化，但溶液內(nèi)的表面活性劑分子可以跟煤的大分子結(jié)構(gòu)分子間相互作用，溶液濃度越高，分子間作用力越強烈，使表面活性劑溶液的固—液界面張力變�。�16］，導致接觸角進一步減校但是溶液達到臨界膠束濃度后，接觸角的變化幅度也在變校2．3煤的臨界表面張力根據(jù)相關研究［17］，發(fā)現(xiàn)同系物液體與同一固體表面的平衡接觸角θ隨液體表面張力γ的降低而變小，以cosθ對液體表面張力γ作圖，可得直線，將直線延長到cosθ=1處，相應的表面張力值被稱作此固體潤濕的臨界?

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