煤炭学报

作者：邢耀文, 桂夏辉, 韩海生, 孙伟, 曹亦俊, 刘炯天,

关键词：颗粒-气泡, 黏附, 疏水力, AFM, DWFA,

为探索颗粒气泡体系疏水力的长程及短程来源机制，分别采用原子力显微镜(AFM)和浮选动态润湿膜分析仪(DWFA)对气泡与同一疏水玻璃基板间的疏水力进行测试。AFM发现气泡与亲水性玻璃基板间的相互作用力为单调斥力作用，体系不存在诱发液膜失稳的引力作用项。疏水性颗粒气泡间的液膜是不稳定的，当AFM负载力到达19.3 nN时，力曲线中观察到了明显的跳入黏附现象。疏水玻璃与气泡间的疏水力以3.50 nm的衰减长度按单指数模型衰减，液膜在32.96 nm临界破裂厚度处破裂。该疏水力倾向于一种短程力(<50 nm)，其源自界面的水分子重排熵效应。DWFA法同样发现亲水性玻璃基板与气泡间的液膜是稳定的，当总分离压力与气泡内部拉普拉斯压力相等时，液膜到达133 nm的平衡膜厚度。疏水性玻璃基板与气泡间的液膜是不稳定的，液膜发生快速薄化并分别在185 nm临界膜厚处破裂。对疏水力进行定量求解发现该力以47.30 nm的衰减长度衰减，所获得的疏水力为一种长程作用力，该力源于固液界面纳米气泡空化效应。AFM和DWFA排液试验中所用的气泡尺寸分别为微米级及毫米级，疏水力受气泡本身的尺寸影响，与气泡表面的毛细波传播有关，在吸引力作用下大气泡表面会形成更强烈的毛细波震荡。由于疏水界面水分子的热力学不稳定性，这种界面波动会诱发疏水固液界面空化气泡的析出，增加了引力作用程。

来源：2019年第5期

《煤炭学报》期刊编辑部

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