摘要:表面活性剂能够有效辅助抑制煤尘，为了揭示表面活性剂微观结构对煤尘润湿性的微观影响机理，选用了脂肪醇聚氧乙烯醚(AE09)和壬基酚聚氧乙烯醚(OP9)两种表面活性剂，从多个角度、用多种手段分析了苯环结构对煤尘润湿性的影响。采用香蕉视频破解版下载预测了含有苯环结构的OP9具有更低的表面张力和更快的降低速率;接触角测定和自然沉降试验表明，含苯环结构的OP9能够通过疏水作用和π-π堆叠作用在褐煤表面的吸附量更大，润湿性更好;利用密度泛涵理论(DFT)计算了两种表面活性剂的HOMO和LUMO分布，发现OP9与褐煤具有更多的吸附位点;计算了不同吸附体系的吸附能、相对浓度分布、水分子的均方位移和体系的氢键数量等，结果表明OP9改性后的煤能够产生更多的氢键，从而限制水分子在Z轴的运动，增强了褐煤的亲水性。研究结果可为煤尘的抑制提供有力的理论依据。

引言

据统计，煤炭仍占据我国一次能源的主体地位。近年来，随着煤炭开采效率的大幅度提升，煤尘大量产生，对井下环境造成污染，严重危害一线人员的身体健康，甚至会引发煤尘爆炸等安全事故。因此，煤尘的治理迫在眉睫。

目前，煤矿经常使用的除尘方法主要有注水除尘和喷雾除尘等，但由于煤尘分子表面含有大量的疏水官能团，使得煤尘极难被水润湿，上述两种抑尘方法效果均较差。对此，许多研究人员发现添加表面活性剂可以提升煤尘润湿性。陈曦等通过测量表面力，研究了不同表面活性剂与煤尘之间的相互作用能大小，得出脂肪醇聚氧乙烯醚(9)(AEO9)达到最大斥力的时间最短，润湿能力最强。LIU等通过原子力显微镜分析了不同pH下表面活性剂改变煤尘表面的机理，同时阐明了十二烷基硫酸钠(SDS)和椰子油二乙醇酰胺增强煤尘润湿性的微观机制。ZHANG等利用海藻酸钠和羟甲基纤维素钠合成了一种高分子抑尘剂，通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)等对喷洒抑尘剂前后的煤尘进行表征，得出该抑尘剂在12 m/s的强风条件下抑尘效果高达98%。林明磊等通过试验得到辛基苯基聚氧乙烯醚和磺化琥珀酸二辛酯钠盐之间存在着明显的协同润湿作用，且现场监测发现在合适比例下综采掘进面粉尘抑制率能够达到71.04%。NIE等通过试验研究，发现脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和十二烷基葡萄糖苷在1:5的比例下具有最佳的协同效果，并通过分子动力学(MD)模拟和密度泛涵理论(DFT)计算，阐述了润湿的微观机制。但是，上述研究仅对表面活性剂单体及复合协同作用进行研究，并未从微观机制出发阐明非离子表面活性剂结构差异对煤尘润湿性的影响机理。

基于此，本研究利用香蕉视频破解版下载测定了不同质量分数下表面活性剂的表面张力，预测了不同结构表面活性剂在煤尘表面吸附的可能性;开展了不同吸附样品的接触角和自然沉降试验，解释不同结构表面活性剂改性煤尘的程度;利用DFT计算了不同结构表面活性剂与煤尘分子的HOMO和LUMO，判断了其可能存在的吸附位点;利用MD模拟阐明了不同结构非离子表面活性剂增强煤尘润湿性的微观机理。本研究有望为设计选用合理的抑尘剂提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

本研究使用的煤样选自陕西省神木煤矿所产的褐煤，并使用破碎机将煤样破碎至150~200目，以模拟难以润湿的细微煤尘。将制备好的煤尘颗粒放置于60℃的真空干燥箱中烘干12h后取出备用。

非离子表面活性剂在润湿煤尘方面具有较大的潜力。因此本研究选用了两种不同结构的非离子表面活性剂，以揭示微观结构对煤尘润湿性影响的分子机理。选用的两种表面活性剂分别为聚合度为9的脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO9)和壬基酚聚氧乙烯醚(OP9),两种表面活性剂的纯度均为分析纯。

1.2 试验方法

1.2.1 表面张力测定

将上述两种表面活性剂配制成质量分数分别为0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%、0.24%和0.28%的溶液。在25℃的试验条件下，使用芬兰Kibron EZ-Pi Plus便携式动态香蕉视频破解版下载采用Du Noüy方法对煤样进行测试，每组样品测定3次，取平均值作为最终结果。

1.2.2 接触角测定

分别取10g制备好的煤样放置于1L上述特定质量分数的表面活性剂溶液和去离子水中，将混合体系放于恒温搅拌器上搅拌8h,然后分别进行3次离心和抽滤，最后将处理后的样品放于60℃的真空干燥箱中烘干12h得到吸附样品。使用压片机将0.3g上述吸附样品在10MPa压力下压制成厚度为3mm的圆形薄片，并使用JY-82型接触角仪测定不同吸附样品与去离子水之间的接触角。

1.2.3 自然沉降试验

取上述制备的吸附样品各2g放于70mL去离子水中，观测样品被去离子水完全润湿的时间。为减小误差，每组样品测定3次，取平均值作为最终试验结果。