煤炭学报

作者：韩方伟, 胡福宏, 奚志林, 赵月, 刘美,

关键词：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(AEO3)对褐煤的润湿性能及润湿机理，采用实验与模拟相结合的方法开展研究。利用表面张力和接触角评估AEO3润湿褐煤性能，实验结果显示，AEO3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°。AEO3溶液临界胶束浓度(CMC)为2.80 mmol/L，在达到CMC前，AEO3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、黏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AEO3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AEO3分子表面最大静电势大于水分子，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AEO3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/AEO3/褐煤体系分子间相互作用，提高溶液润湿性能。

来源：2023年第10期

《煤炭学报》期刊编辑部

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