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

表面張力實(shí)驗(yàn)

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(shè)定所有溶液溫度為25℃，使用表面張力儀對(duì)各溶液在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下測定其表面張力。實(shí)驗(yàn)共設(shè)置了6個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?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(shì)，對(duì)這24組溶液的表面張力進(jìn)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(shí)，濃度增加，表面張力逐漸降低。最終表面張力會(huì)有一個(gè)最低點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)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(shì)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(shì)，之后的表面張力下降到最低，濃度再增加時(shí)下降趨勢(shì)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(duì)于所選的試劑，當(dāng)試劑濃度在0～0.005%時(shí)，呈指數(shù)下降，這是因?yàn)樵谳^低濃度時(shí)，溶解于水中的試劑是以單個(gè)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(dāng)溶液濃度增加，單分子在液面的吸附基本達(dá)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(shí)，表面張力不再變化[12]。Tween-80在質(zhì)量濃度為0.05%時(shí)，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?jǐn)?shù)大于0.005%時(shí)，溶液可以達(dá)到較好的潤濕效果，從經(jīng)濟(jì)條件出發(fā)并結(jié)合礦山使用習(xí)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(jié)論：

（1）表面張力的研究結(jié)果表明，溶液的表面張力均隨著表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)；當(dāng)表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到CMC后，溶液的表面張力不會(huì)再因?yàn)闈舛榷黠@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(shí)驗(yàn)表明，表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?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(duì)不同煤質(zhì)的潤濕性也不同。