AEO_(3)润湿褐煤性能及机理研究

作者：韩方伟; 胡福宏; 奚志林; 赵月; 刘美

来源：煤炭学报, 2023, 1-11.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.2022.1550

• 表面活性剂
• 润湿性能
• 接触角
• 分子动力学模拟
• 动力润湿

为探究非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO_(3)）对褐煤润湿性能及润湿机理，采用实验与模拟相结合的方法展开研究。利用表面张力和接触角评估AEO_(3)润湿褐煤性能，实验结果显示，AEO_(3)溶液浓度逐渐增加到1.37×10~(-6) mol/L时，表面张力可由71.97 mN/m降为26.38 mN/m，接触角由73.35°降为28.43°。AEO_(3)溶液临界胶束浓度（CMC）为2.80×10~(-3) mol/L，在达到CMC前，AEO_(3)降低水溶液表面张力和接触角的能力随浓度增加而增加。利用高速摄像技术，开展了液滴撞击实验，引入无量纲展铺系数以表征液滴撞击煤时液滴形态变化。分析得出液滴展铺过程发生动能、表面能、粘性耗散和摩擦耗散之间的动态转换。提高液滴撞击速度、合理添加AEO_(3)能够增大溶液在煤表面展铺面积，缩短润湿时间，利于提高润湿效果。使用Materials Studio软件，通过量子化学方法计算实验材料分子的静电势，并与润湿性进行关联分析，得出褐煤分子和AEO_(3)分子表面最大静电势大于水分子静电势，水分子更容易被吸附，进而表现出润湿现象。通过分子动力学模拟，研究平衡状态时体系中分子相对浓度分布、均方位移及相互作用能，结果显示AEO_(3)作为水分子吸附载体，可以增大水分子在褐煤表面相对浓度，限制水分子扩散，强化水/AEO_(3)/褐煤体系分子间相互作用，提高溶液润湿性能。研究结果为AEO_(3)在褐煤粉尘治理中的高效应用提供了理论依据。

• 单位
  辽宁工程技术大学; 天津理工大学